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看不见的东西:新显微镜揭示了光与力的无形舞蹈

2023-12-15 17:00:24  来源:激光网原创    

  贝克曼先进科学技术研究所和尼克·霍洛尼亚克微纳米技术实验室的研究人员开发了一种显微镜,可以将光在纳米尺度上施加的无形力可视化。这款开创性的工具以前所未有的细节和速度揭示了光线、力量和温度之间的亲密探戈。

  解耦光力纳米成像是由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校电气和计算机工程助理教授赵扬领导的团队的心血结晶,以及赵在贝克曼研究所的同事:化学教授、贝克曼的临时主任凯瑟琳·墨菲;以及电气与计算机工程助理教授Yun-Sheng Chen。

  他们的研究成果发布在《自然通讯》上。

  “Dofn 不仅仅是一台显微镜,”“赵斌说。“这是一个开创性的工具,可以破译复杂的光与物质相互作用,其规模如此之小,以至于挑战了传统显微镜的极限,这曾经超出了我们的观察能力。

  研究人员探索了光如何在纳米级标本上产生微小力的机制 - 由于这些相互作用的难以捉摸的性质,这个话题一直困扰着科学家。Dofn 剥开了这个纳米之谜的层层,可以实时观察这些力是如何工作和演变的。

  想象一下,能够目睹金纳米粒子对光的反应:在光子的轻柔推动下加热、膨胀和冷却。Dofn 使这成为可能。这类似于给我们一副眼镜,可以将热和动力学变化的微妙变化转化为视觉叙事。

  这项研究强调了跨学科合作在推动生物和医学科学界限方面的潜力。

  “Dofn充当了先前技术差距的桥梁,使我们能够探索和量化光诱导力如何在纳米尺度上表现为压力和热量,”第一作者Hanwei Wang说,他是UIUC电气和计算机工程专业的博士候选人。

  Zhao补充道:“有了这个创新工具,我们不仅可以观察光对纳米级物体的接触;我们还看到了这些物体对光的爱抚的热反应,这是迄今为止遥不可及的。

  这些观察结果标志着我们在纳米技术及其他领域理解和利用光的力量的能力发生了范式转变。从提高药物递送的精确度到改进纳米器件的设计,这些发现的意义是未来分子和细胞创新的灯塔。

  Murphy说:“一种能够在单个纳米颗粒水平上以纳秒级分辨率探测快速光热动力学的技术的发展标志着纳米材料精确表征向前迈出了一大步。“这项技术的潜力是巨大的;它有望实现广泛的应用,包括纳米声子学、纳米医学、机械化学、机械生物学和生物物理学。

  这项研究强调了跨学科合作在推动生物和医学科学界限方面的潜力。

  “Dofn 的出现不仅仅是显微镜的进步,”“赵斌说。“这是一个镜头,它聚焦了热力和光力的微观动力学,彻底改变了我们操纵和控制纳米技术构建模块的能力。

  “我们不只是在窥视纳米世界;我们正在以一种新发现的清晰度进入它,这有望在最基本的层面上重塑我们对宇宙的理解。

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