Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде научились делать цветные фотографии объектов нанометрового размера. Американские ученые использовали высокоэффективный зонд, чтобы сверхфокусировать белый свет в пятно размером 6 нанометров и получить цветные фотографии углеродных нанотрубок. Отчет с результатами работы публикует Nature Communications.

Ученые разработали новые материалы для электроники следующего поколения. Они настолько крошечные, что не отражают достаточно света, из-за чего невозможно разглядеть показать мелкие цветные детали. Не помогают даже самые мощные оптические микроскопы. Например, под оптическим микроскопом углеродные нанотрубки выглядят сероватыми. Это затрудняет для ученых изучение их уникальных свойств и поиск способов усовершенствовать их для промышленного использования.

Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде описывают революционную технологию визуализации, которая сжимает свет лампы в пятно нанометрового размера. Это помогает выявлять ранее невидимые деталей, включая цвета. Технология, которая улучшает разрешение цветных изображений до беспрецедентного уровня в 6 нм, поможет ученым увидеть наноматериалы достаточно подробно, чтобы сделать их более полезными в электронике и других приложениях.

Минг Лю и Руосюэ Ян, доценты инженерного колледжа Марлана и Розмари Борн в Калифорнийском университете в Риверсайде использовали методику суперфокусировки для разработки уникального инструмента. Метод уже использовался в предыдущей работе ученых для наблюдения колебаний молекулярных связей с пространственным разрешением 1 нанометр без необходимости использования какой-либо фокусирующей линзы.

Теперь ученые модифицировали инструмент для измерения сигналов, охватывающих весь видимый диапазон длин волн. Его можно использовать для передачи цвета и изображения электронных полосовых структур объекта, а не только колебаний молекул. Инструмент сжимает свет от вольфрамовой лампы в серебряную нанопроволоку с почти нулевым рассеянием или отражением. Там свет на поверхности серебра переносится колебательной волной свободных электронов.

В итоге, конденсированный свет покидает наконечник серебряной нанопроволоки, радиус которого составляет всего 5 нм, по конической траектории, как луч света от фонарика. Когда наконечник проходит над объектом, его влияние на форму и цвет луча обнаруживается и записывается.

«Это похоже на то, как человек использует большой палец, чтобы управлять разбрызгиванием воды из шланга — объясняют ученые. — Вы знаете, как получить желаемый режим распыления, изменив положение большого пальца, и аналогично, в эксперименте мы читаем световой узор, чтобы извлечь детали объекта, блокирующие световое сопло размером 5 нм».

Затем свет фокусируется в спектрометр, где он образует крошечную форму кольца. Сканируя зондом область и записывая два спектра для каждого пикселя, исследователи могут сформулировать изображения поглощения и рассеяния с помощью цветов. Первоначально сероватые углеродные нанотрубки становятся цветными, каждая своей окраски.