光学显微镜使量子点成像

物理学家已经开发出一种基于光学显微镜的技术，可以用来在纳米尺度上产生原子的图像。特别是，这种新方法允许在半导体芯片中成像量子点。与同事一起从波鸿大学，从物理系和瑞士伯尔尼大学纳米科学研究所科学家发现的自然光子学杂志。

显微镜使我们能够看到肉眼看不见的结构。然而，传统的光学显微镜不能用来测量单个分子和原子，它们只测量纳米级的分数。这与光的波动性质和物理学的相关定律有关，这是德国物理学家Ernst Abbe于1873年提出的。

根据这些定律，显微镜的最大分辨率等于所用光波长的一半。例如，如果使用波长为500纳米的绿光，光学显微镜充其量只能分辨250纳米的物体。

半导体中量子点的图像：正常显微镜拍摄的图像是模糊的（左图），新方法（右图）清楚地显示了四个量子点（亮黄色斑点）。（图片：伯尔尼大学物理系）

打开和关闭

然而，近年来，科学家们设法绕过了这个分辨率极限，并产生了只测量了几纳米的结构图像。为了做到这一点，他们使用各种波长的激光触发部分物质中分子的荧光，同时抑制周围区域的荧光。这使得它们能够成像像染料分子那样的结构，它们的大小只有几纳米。这种方法的发展（受激辐射损耗，STED）荣获诺贝尔化学奖2014。

所有对象的两能级

Timo Kaldewey，在瑞士伯尔尼大学物理和纳米科学研究所系的Richard Warburton教授的团队，现在共事的同事在波鸿鲁尔大学（德国）开发类似的技术，使纳米级物体的成像，特别是量子力学的两个级别的系统。

物理学家们研究了所谓的量子点，即半导体中的人造原子，这种新的方法能够将其视为亮点。科学家们用脉冲激光激发原子，每一次脉冲都改变了它的颜色。结果，原子的荧光被打开和关闭。

而钢的方法只能通过占领响应的激光激发，至少有四个不同的能量水平，来自巴塞尔的新方法也与刚刚两能级原子。这两类系统构成了量子力学的重要模型系统。

不像STED显微镜，新方法还释放不热。Richard Warburton解释说：“这是一个巨大的优势，因为任何释放出来的热量都会破坏你正在研究的分子。”。“我们的奈米级适用于所有对象的两个能级，如真正的原子，冷分子，量子点，或颜色的中心。”

该项目获得资助，以及其他来源，国家能力中心在研究“量子科技”（NCCR美国FDA），瑞士国家科学基金会，并在欧盟FP7项目。