Only Perception: 三維奈米成像

2009-12-03

三維奈米成像

Nanoimaging in 3-D
http://www.physorg.com/news178870057.html

By Miranda Marquit, December 1, 2009

(PhysOrg.com) -- 當技術縮得更小時，對於奈米尺度物體與裝置的關注變得更顯而易見。然而，將這些物體在三維空間中具象化將面臨特殊的挑戰。Alexander Govyadinov（賓州大學科學家）指出，一般來說，讓奈米物體在三維中成像需要光學相位的測定 -- 這件任務如此困難，以致於很難辦到。

然而，Govyadinov 認為，這裡利用一種不需要相位的測量技術，能解決此一問題。Govyadinov 及其在賓州大學的同僚提議一種技術，在理論上，那能夠提供奈米結構的 3D 影像，而不需要測量或控制相位。他們的研究出現在 Physical Review Letters 的「Phaseless Three-Dimensional Optical Nanoimaging」這篇文章中。

"在研究非常小的物體上，近場顯微技術（near-field microscopy techniques）做了很多事，" Govyadinov 表示。"然而，這有所限制。最大的限制之一是：近場技術只能讓你看見什麼東西出現在表面上。你無法更深入。然而，物體的內部會影響你所獲得的影像，諸如，當對相同物體使用不同的近場技術成像時，你可能獲得二種不同的結果。" 他也指出，奈米成像的替代方法，諸如 UV 與 X 光斷層造影，對物體會造成損害，例如奈米晶片的分解或損害生物細胞。"

為了要解決上述這些問題，Govyadinov 及其同僚創造一種新技術，那完全不需要進行相位測量或使用相控照明。"身為光學相位的代替者（proxy），我們提議利用近場顯微術的的尖端（tip），" 他解釋。"此尖端是種小纖維，我們可沿著表面掃描全部，包括上與下。將光線照在樣本與尖端上，並測量散射多少功率，就能建構出 3D 影像。" 近場尖端的用途在於修改（modify）樣本內部所產生的照度樣式（pattern of illumination），那決定所測得的功率。

雖然使用近場顯微術在 2D 上造出奈米結構的影像已有可能，不過這個賓州大學團隊更進一步創造出在三維中為奈米級物體成像的能力。到目前為止，Govyadinov 所關注絕大多數應用都很實際。 "雖然理解數學在此有某些基礎上的優勢，不過技術性應用讓我們更感興趣。這提供一種方式，能為小東西造影而不會摧毀它們。此外，它提供了一個機會，研究奈米結構表面之外的東西，並明白裡面有什麼。"

下一步當然是從理論進展到實際的實驗上。"我們有個實驗小組對於我們的技術相當感興趣，而且在一年多一點以後，我們有可能看見概念驗證示範，" Govyadinov 說。"若果真如此，那將代表著奈米技術向前跨出一大步，並為眾多有用的技術性應用開闢道路。"

※ 相關報導：

＊ Phaseless Three-Dimensional Optical Nanoimaging
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.103.213901