亚纳米级光学技术获得重大突破

研究人员开创了一种将光限制在亚纳米尺度的新方法。这一发展为光-物质相互作用和超分辨率纳米镜等领域的进步提供了广阔的前景。想象一下，把光缩小到一个微小水分子的大小，以开启一个充满可能性的量子世界。这一直是光科学和技术领域的夙愿。浙江大学的研究人员在将光束缚到亚纳米尺度方面取得了突破性进展。

传统上，超越常规衍射极限的光定位主要依靠两种方法：介质约束和等离子体约束。然而，精密制造和光学损耗等挑战阻碍了将光场限制在 10 纳米以下甚至 1 纳米的水平。现在，7 月 7 日《先进光子学》（Advanced Photonics）杂志详细介绍了一种新型波导方案，它将利用亚纳米级光场的潜力。

以纳米狭缝模式产生亚纳米封闭光场的波导方案。(a) CNP 波导方案示意图。(b) 纳米狭缝模式横截面场强分布的三维图。资料来源：Yang、Zhou 等人，doi 10.1117/1.AP.5.4.046003

请看这样一个场景：来自标准光纤的光进行了一次转换之旅。它穿过光纤锥，到达耦合纳米线对（CNP）中的最终目的地。在这里，光线转变为一种独特的纳米狭缝模式，形成一个微小到几分之一纳米（约 0.3 纳米）的封闭光场。令人惊叹的是，这种创新方法的效率高达 95%，峰值与背景的比率也很高，从而带来了一系列机遇。

突破性的波导方案将其范围扩大到了中红外光谱范围，进一步拓展了纳米宇宙的极限。光学约束现在可以达到约 0.2 纳米（λ/20000）的非凡尺度，这为探索和发现开辟了更多途径。

浙江大学纳米光子学研究组的童利民教授指出："与以往的方法不同，波导方案呈现为线性光学系统，带来了一系列优势。它可以实现宽带和超快脉冲操作，并允许多个亚纳米级光场的组合。在单个输出中设计空间、光谱和时间序列的能力带来了无限的可能性"。

这些突破的潜在应用确实令人叹为观止。光场如此局部化，以至于可以与单个分子或原子相互作用，为光-物质相互作用、超分辨率纳米镜、原子/分子操纵和超灵敏检测等领域的发展提供了可能。我们即将迎来一个新的发现时代，存在的最微小的领域现在已经触手可及。

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