德国马普学会开发出革命性新型显微技术，可以直接观察纳米结构及其光学特性

近日，马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所（Fritz Haber Institute of the Max Planck Society,FHI）的科学家开发出了一种革命性的显微镜方法，可以直接观察纳米结构及其光学特性。

这项突破使研究人员能够以创新的方式操纵光线，以前所未有的细节观察纳米级材料（如超材料）。该方法耗时五年多开发，充分利用了自由电子激光器的独特功能。这项研究的意义深远，有可能推动平面光学的发展，将 3D 光学缩小到 2D，并创造更高效的光学设备。

利用纳米材料定制光线超材料是在纳米尺度上设计的，具有天然材料所没有的独特性质。这些特性源于它们的纳米级结构块，到目前为止，由于它们的尺寸小于光的波长，因此很难直接观察。该团队的研究通过采用一种新的显微镜技术克服了这一限制，该技术可以同时揭示这些材料的纳米和宏观结构。

纳米世界的新窗口这项研究的关键发现是一项方法上的突破，它使以前用传统显微镜无法看到的微小结构得以可视化。通过以创新的方式使用光，科学家们发现了如何将一种颜色的光“捕获”在结构内，并将其与第二种颜色混合，使结构能够可视化这种被捕获的光。这一方法揭示了纳米级光学超材料的隐秘世界。

五年多的研发这项成果是五年多来专注研发的结果，利用了弗里茨哈伯研究所自由电子激光器 (FEL) 的独特功能。这种显微镜特别特殊，因为它可以更深入地观察超表面，为透镜设计等技术的进步铺平道路，最终目标是创造更平坦、更高效的光学设备。

平面光学的未来通过增强我们对超表面的理解，这项研究为开发新型光源和设计相干热光源打开了大门。研究团队表示：“我们才刚刚开始，但我们的工作对平面光学领域及其他领域的影响是巨大的。我们的技术不仅让我们能够看到这些纳米结构的完整性能，还能对其进行改进，将 3D 光学缩小到 2D，使一切变得更小更扁平。”

参考文献: “Spectroscopic and Interferometric Sum-Frequency Imaging of Strongly Coupled Phonon Polaritons in SiC Metasurfaces” by Richarda Niemann, Niclas S. Mueller, Sören Wasserroth, Guanyu Lu, Martin Wolf, Joshua D. Caldwell and Alexander Paarmann, 19 June 2024, Advanced Materials.DOI: 10.1002/adma.202312507