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北大方哲宇-朱星课题组在Chemical Reviews上发表近场光学微区光谱研究综述
日期: 2016-12-20  信息来源: 物理学院

2016年12月8日,北京大学物理学院方哲宇、朱星及南京大学张伟华应邀联名在国际著名期刊Chemical Reviews发表了题为“近场光学孔径探针拉曼光谱(Near-field Raman Spectroscopy with Aperture Tips)”的综述论文(Doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00337)。近场光学突破传统光学显微镜所受到的光学衍射极限,在超高光学分辨率下进行纳米尺度光学成像与微区光谱进行研究,在金属等离激元共振、量子器件发光、界面电子隧穿等研究领域中有着广泛应用。

自1928年Synge提出高分辨光学成像概念之后,经过近半个世纪的沉默,欧洲、美国、日本的一些科研小组于上世纪80年代初期开始了对近场光学的基础研究。近场光学对传统的光学分辨极限产生了革命性的突破,扫描近场光学显微镜(SNOM)的出现使人们把观察的视野扩展到波长的几十分之一,即纳米尺度。近场光学显微技术充分利用了光学观察的无损性和多衬度观察,在此基础上不仅将光学观察的尺度拓展到亚波长范围,并实现了纳米微区的光谱观察,更由此形成了一门由光学、扫描探针显微学和光谱学结合的新型交叉学科,在近场光存储、半导体材料以及等离激元微纳光子学等交叉学科方面有着广阔的应用前景。

这篇综述论文首先回顾了近场光学的发展,并主要围绕孔径光纤探针的近场光学扫描显微镜在半导体材料拉曼振动微区光谱这一方面的研究,总结了近场光学的超高光学分辨本领以及其独特且不可替代的表征方法,分析了近场拉曼检测强度、信号采集时间,以及针尖设计对样品近场信号探测的影响。在回顾了近场拉曼光谱过去20年研究历史后,文章提出了未来展望,利用等离激元局域场增强原理而加工制备的特殊光学天线探针,将极大地丰富近场光学的研究,并将对未来新型低维半导体和金属纳米结构的超高分辨光学表征提供有效的解决方案。

由朱星教授在上世纪90年代初建立的北京大学近场光学研究组,是我国大陆地区最早从事扫描近场光学显微镜研发及其纳米微区光谱应用的科研小组,经过近20年的发展,目前已成为国内乃至全世界近场光学-等离激元光子学领域的研究团队。近年来,方哲宇研究员团队利用近场光学超高分辨及微区光谱技术,围绕面向光信息处理的新型纳米等离激元器件的构筑与集成,开展了等离激元纳米结构的制备及其近场光学的表征,研究了等离激元高效光电探测的界面能量转移等物理过程,在等离激元近场聚焦、波导、耦合、探测方面取得了系列进展。此次Chemical Reviews综述的发表,展示了我国在近场光学、表面等离激元光子学领域的国际领先地位。Chemical Reviews是美国化学学会1924年开始发行的顶级同行评议综合性科学期刊,2016年其最新SCI影响因子为IF:37.369。

张伟华教授为该综述论文的第一作者,方哲宇研究员为通讯作者,北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室为论文第一单位。这项工作得到科技部重大科学研究计划项目、国家万人计划青年拔尖人才基金、基金委优秀青年科学基金、全国优秀博士学位论文基金,以及人工微结构和介观物理国家重点实验室、2011量子物质科学协同创新中心的资助。

编辑:安宁

   
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