利用聚焦離子束技術，通過對金針尖的納米化處理，實現了掃描隧道顯微鏡結中納米尺度光的操縱。德國柏林Fritz-Haber研究所的研究人員證明，納米級等離子體結中的納米光光譜可以用等離子體法布裡-珀羅尖端調製。納米光學的精確控制對於研究納米材料和單分子結構、動力學和光電子特性具有重要的意義。光學顯微鏡和光譜學的空間解析度是由一個人在空間中可以限制多少光來決定，由於衍射限制，通常最多只能限制在半微米左右。
然而，通過激發局域表面等離子體共振(LSPR)，利用金屬納米結構可以將光限制在納米尺度內。在鋒利金屬尖端有這樣的納米光是特別有用的，因為它可以用於掃描隧穿發光(STL)和散射型掃描近場光學顯微鏡(s-SNOM)進行納米級成像和光譜學研究納米材料，甚至單分子。然而，在納米尺度結中對納米光的精確控制仍然是一個突出問題。由於LSPR的性質是由針尖的納米結構決定，因此其操作需要在納米尺度上的精細加工技術。
（博科園-圖示）通過隧穿電子(e-)激髮帶有等離子體法布裡-珀羅表面等離子體STM結的光發射，發射光(hv)顯示了由軸上傳播表面等離子體極化子法布裡-珀羅幹涉引起的調製光譜。圖片：Takashi Kumagai此外，由於電磁場的強增強效應，使超靈敏的納米成像和光譜學成為可能，因此納米光被限制在納米航空領域是非常重要。柏林Fritz-Haber研究所由熊谷隆博士領導的研究小組現在證明，通過聚焦離子束(FIB)銑削技術精確地塑造等離子體金尖，可以實現對納米光譜的操控。作為一個示範，他們生產了一個非常尖銳的尖端，其軸上有一個單一的溝槽，如圖所示的掃描電子顯微鏡圖片，利用掃描隧道顯微鏡，將電子光譜和光學光譜相結合的stl技術。
研究了在溝槽尖端形成納米尺度和原子平面銀表面形成納米尺度內，納米光的光譜響應。在電動力學模擬中，隨著駐波形成的可視化，帶有溝槽尖端的STML光譜呈現出由尖端表面等離子體極化子(SPPs)法布裡-珀羅幹涉引起的特徵調製。光譜線調製可由軸上的溝槽位置精確控制，實驗結果表明，通過優化針尖的整體形狀，可以改善SPP法布裡-珀羅幹涉。
這項研究顯示出將掃描探針技術與利用纖維束製備等離子體尖端相結合的巨大潛力，以研究納米光學中納米光與物質相互作用的性質，這是等離子體學和納米光學的一個重要前沿。此外，纖維製備的等離子體尖端普遍適用於s-SNOM技術，從而為納米級成像和光譜分析提供了高精度的方法。此外，等離子體尖端強近場的光譜控制為實現相干雷射觸發電子點源提供了新機遇，可用於低能電子顯微鏡和全息技術。
博科園｜研究/來自：日本科學技術廳（JST）參考期刊《納米快報》DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00558博科園｜科學、科技、科研、科普
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