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      單納米晶體的超快激發(fā)發(fā)射顯微鏡
      
			
      
				2019-12-10 10:12:54
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      多年來(lái)，研究納米級(jí)和飛秒級(jí)單個(gè)粒子動(dòng)力學(xué)的能力仍然是一個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想。直到二十一世紀(jì)初，納米技術(shù)和毫微微科學(xué)逐漸融合在一起，并首次實(shí)現(xiàn)了單個(gè)量子點(diǎn)(QD)和分子的超快速顯微鏡。超快速顯微鏡研究完全依賴于使用發(fā)光技術(shù)檢測(cè)納米顆粒或單個(gè)分子，這需要有效的發(fā)射器才能發(fā)揮作用。但是，這樣的技術(shù)導(dǎo)致樣品降解，并且?guī)缀醪划a(chǎn)生關(guān)于處于激發(fā)態(tài)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的信息。僅在最近幾年，才努力尋找一種替代的兼容技術(shù)來(lái)研究納米物體中的快速過(guò)程，這才成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
      

      單納米晶體的超快激發(fā)發(fā)射顯微鏡
      

      現(xiàn)在，由ICREA教授尼克·范·赫斯特(Niek F. van Hulst)領(lǐng)導(dǎo)的ICFO研究人員Lukasz Piatkowski，NicolòAccanto，GaëtanCalbris和Sotirios Christodoulou與Iwan Moreels(比利時(shí)根特大學(xué))合作，在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究，題為“超快激發(fā)發(fā)射顯微鏡納米晶體的研究”，他們報(bào)告了一種研究單個(gè)非熒光納米物體中超快事件的技術(shù)。
      

      在他們的研究中，他們采用了單個(gè)量子點(diǎn)，而不是等待量子點(diǎn)通過(guò)光致發(fā)光自發(fā)發(fā)光，該團(tuán)隊(duì)使用了復(fù)雜的激光脈沖組合將單個(gè)量子點(diǎn)提升為激發(fā)態(tài)，然后將其壓低并回到基態(tài)首先：對(duì)單個(gè)QD成像，其次：辨別整個(gè)光周期內(nèi)激發(fā)電荷的演化。
      

      我們使用的技術(shù)使我們可以將第二個(gè)球扔到樹(shù)頂(第二個(gè)激光脈沖與QD相互作用)以使第一個(gè)球下降。在第一個(gè)球之后或早或晚地將第二個(gè)球扔得更高或更低，更強(qiáng)或更弱，我們可以獲得有關(guān)第一個(gè)球的信息。球和樹(shù)的結(jié)構(gòu)(球掉落需要多長(zhǎng)時(shí)間，在哪里，如何等等)。”
      

      受到刺激后，量子點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)光子，從而提供有關(guān)量子點(diǎn)(QD)中激發(fā)電荷的動(dòng)力學(xué)的詳細(xì)信息：ICFO
      

      在他們的實(shí)驗(yàn)中，第一個(gè)激光脈沖使單個(gè)QD進(jìn)入激發(fā)狀態(tài)。然后，每隔幾百飛秒，他們就會(huì)向QD發(fā)射第二個(gè)激光脈沖，以將電荷降低到基態(tài)，從而引發(fā)重組和多余光子的發(fā)射。因此，對(duì)于他們發(fā)射到系統(tǒng)中的每個(gè)探測(cè)光子，他們都會(huì)返回兩個(gè)孿生光子。這些額外的光子使作者不僅可以對(duì)量子點(diǎn)成像，還可以精確跟蹤量子點(diǎn)中激發(fā)電荷的演化，揭示了多少電荷進(jìn)行了自發(fā)重組，受激重組和激發(fā)態(tài)吸收。
      

      在納米技術(shù)，光子學(xué)和光伏技術(shù)中，能夠追蹤納米級(jí)激發(fā)的電荷至關(guān)重要。研究結(jié)果證明，超快激發(fā)發(fā)射顯微鏡可用于研究單個(gè)發(fā)色粒子中的超快過(guò)程，而通過(guò)熒光/光致發(fā)光技術(shù)無(wú)法檢測(cè)到這些發(fā)色粒子。換句話說(shuō)，這種研究允許成像和研究納米粒子和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)，而無(wú)需外部熒光標(biāo)記。
      

      正如ICFO Niek van Hulst的ICREA教授所說(shuō)：“在超快納米結(jié)構(gòu)成像技術(shù)領(lǐng)域，未來(lái)有望取得重大進(jìn)展。使用這種方法進(jìn)行的量子點(diǎn)的首次檢測(cè)非常出色。我們現(xiàn)在的目標(biāo)是擴(kuò)展分子和生物分子復(fù)合物，特別是光合復(fù)合物。我們目前正在研究3和4脈沖方案，以結(jié)合使用2D光譜法對(duì)單個(gè)系統(tǒng)的受激發(fā)射和發(fā)光檢測(cè)進(jìn)行合并。”
      
			

			
        
      
			
      
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