Zaawansowana metoda mikroskopii odkrywa ukryty świat metamateriałów optycznych w skali nano

Naukowcy z Katedry Chemii Fizycznej Instytutu Fritza Habera Towarzystwa Maxa Plancka dokonali znaczącego odkrycia w dziedzinie nanotechnologii, co szczegółowo opisano w ich najnowszym artykule pt. publikacja W Zaawansowane materiały. Ich artykuł zatytułowany „Spectroscopic and Interferometric Sum-Frequency Imaging of Strongly Coupled Phonon Polaritons in SiC Metasurfaces” przedstawia nowatorską metodę mikroskopii, która pozwala na bezprecedensową wizualizację nanostruktur i ich właściwości optycznych.

Metamateriały opracowane w nanoskali wykazują unikalne właściwości, których nie można znaleźć w materiałach występujących w naturze. Właściwości te wynikają z ich elementów składowych w skali nano, których bezpośrednia obserwacja do tej pory była trudna ze względu na ich rozmiar mniejszy niż długość fali światła. Badania zespołu przezwyciężają to ograniczenie, wykorzystując nową technikę mikroskopii, która może jednocześnie ujawnić zarówno nano, jak i makrostrukturę tych materiałów.

Kluczowym wnioskiem z tych badań jest przełom metodologiczny, który umożliwia wizualizację struktur wcześniej zbyt małych, aby można je było zobaczyć za pomocą tradycyjnej mikroskopii. Wykorzystując światło w innowacyjny sposób, naukowcy odkryli, jak „uwięzić” jeden kolor światła w strukturze i zastosować zmieszanie z drugim kolorem, który może opuścić strukturę, aby zwizualizować to uwięzione światło. Ta sztuczka odkrywa ukryty świat metamateriałów optycznych w skali nano.

To osiągnięcie jest wynikiem ponad pięciu lat specjalistycznych badań i rozwoju, wykorzystujących unikalne cechy lasera na swobodnych elektronach (FEL) w Instytucie Fritza Habera. Ten rodzaj mikroskopii jest szczególnie wyjątkowy, ponieważ pozwala na głębsze zrozumienie metapowierzchni, torując drogę postępowi w technologiach takich jak konstrukcja soczewek, a ostatecznym celem jest stworzenie bardziej płaskich, wydajniejszych urządzeń optycznych.

Pogłębiając wiedzę na temat metapowierzchni, badania te otwierają drzwi do opracowania nowych źródeł światła i zaprojektowania spójnych źródeł światła termicznego.

„Jesteśmy dopiero na początku” – stwierdza zespół badawczy – „ale implikacje naszej pracy dla dziedziny optyki płaskiej i nie tylko są ogromne. Nasza technika pozwala nam nie tylko zobaczyć pełną wydajność tych nanostruktur, ale także ulepszyć na nich, zmniejszając optykę 3D do 2D i sprawiając, że wszystko jest mniejsze i bardziej płaskie.