2018年2月，西班牙Rainer Hillenbrand教授在《Science》上發(fā)表了題為：Infrared hyperbolic metasurface based on nanostructured van der Waals materials的全文文章，發(fā)現(xiàn)納米范德瓦爾斯材料上的紅外雙曲變面特性，在紅外可變平臺設備的開發(fā)中取得重要進展。
文章中Hillenbrand團隊利用超高分辨散射式近場光學顯微鏡neaSNOM，對納米氮化硼薄膜表面進行了精細掃描。該類型薄膜表面一般具有光學超表面特性，同時可以支持深度亞波長尺度的聲子化激元。研究者在在這樣的納米結構基礎上，通過neaSNOM優(yōu)于10nm空間分辨率的光譜和近場光學圖像觀測到了發(fā)散化子束的不規(guī)則波前，如下圖所示。圖1 A為該項工作的原理示意，圖1 B為該結構的形貌表征;圖1 C、D為近場強度信號在該結構中的納米成像并分辨對應HMS(實線)及hBN(虛線)結果。這些表征結果描述了hBN光柵功能面內的HMS。
圖1：散射式近場光學顯微鏡(neaSNOM)下聲子化激元在20納米的hBN-HMS的成像結果。C、D 即為近場強度信號在該結構中的納米成像并分辨對應HMS(實線)及hBN(虛線)結果。
該工作在光學超表面光學性質的研究，對于控制材料的等離子體化激元有著突出的意義，其中利用到一種特的相位和振幅信號分離技術，這種技術是超高分辨散射式近場光學顯微鏡neaSNOM申請，如下圖，HMS-PHPs的波前成像結果顯示其發(fā)散化子束的不規(guī)則波前，是雙曲化子的重要特征。近場增強和限制可以有效操縱交換表面發(fā)射的熱輻射。該項研究成果揭示了各向異性材料中化基元的不規(guī)則波前，與此同時，該類型納米結構尺寸的范德華材料擁有優(yōu)異的雙曲線性質，使得紅外可變平臺設備的開發(fā)在未來的研究中將進一步成為可能。
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圖2：散射式近場光學顯微鏡(neaSNOM)下HMS-PHPs的波前成像結果。C中近場成像結果獲取于w = 1430 cm−1單色波長激發(fā)。
科普小知識
neaSNOM是德國neaspec公司推出的第三代散射式近場光學顯微鏡(簡稱s-SNOM)，其采用了化的散射式核心設計技術，大的提高了光學分辨率，并且不依賴于入射激光的波長，能夠在可見、紅外和太赫茲光譜范圍內，提供優(yōu)于10nm空間分辨率的光譜和近場光學圖像。由于其高度的可靠性和可重復性，neaSNOM業(yè)已成為納米光學領域熱點研究方向的科研設備，在等離基元、納米FTIR和太赫茲等眾多研究方向得到了許多重要科研成果。
超高分辨成像技術的諸多特點，你知道嗎?
? neaSNOM是目前上成熟的s-SNOM成像產品
? 保護的散射式近場光學測量技術——的高10 nm空間分辨率
? 的高階解調背景壓縮技術——在獲得10nm空間分辨率的同時保持高的信噪比
? 保護的干涉式近場信號探測單元
? 的贗外差干涉式探測技術——能夠獲得對近場信號強度和相位的同步成像
? 保護的反射式光學系統(tǒng) ——用于寬波長范圍的光源：可見、紅外以至太赫茲
? 高穩(wěn)定性的AFM系統(tǒng)，——同時優(yōu)化了納米尺度下光學測量
? 雙光束設計——高的光學接入角：水平方向180°，垂直方向60°
? 操作和樣品準備簡單 ——僅需要常規(guī)的AFM樣品準備過程
