蓋世汽車訊 據外媒報道，由德國、美國和英國物理學家組成的研究團隊，嘗試以納米級空間分辨率來觀察電子從一個原子層移動至鄰近原子層的方式。在研究導電、非導電和超導材料方面，全新無接觸納米顯微概念具有很大的應用潛力。

（圖片來源：phys.org）

現在，在計算機、智能手機和汽車的電子產品中，納米技術已是不可或缺的一部分。晶體管和二極管已經發展至納米級尺寸，相當于百萬分之一毫米。傳統光學顯微鏡不足以檢測這些納米結構。在這種情況下，科學們用更復雜的電子或掃描隧道顯微鏡來代替光學顯微鏡。然而，這些技術使用電子來代替光，會影響納米級設備的性能。而且，這些測量技術只能用于導電性樣品。

雷根斯堡大學雷根斯堡超快納米顯微技術中心（RUN）的Rupert Huber和Jaroslav Fabian等物理學家，以及美國密歇根州立大學的Tyler Cocker和英國曼徹斯特大學的Jessica Boland，推出一種新技術，無需電接觸，即可對電子運動進行納米級分析。而且，這種新方法可以達到千萬億分之一秒的飛秒時間分辨率。將超高的空間和時間分辨率結合在一起，有可能在納米尺度上記錄超快電子動力學慢動作影像。

這種技術中蘊含的概念，類似于非接觸式支付技術。這種支付技術基于已建立頻率和宏觀尺度協議，如近場通訊（NFC）。科學家們從納米尺度探討相關想法，使用鋒利的金屬尖端作為納米天線，以接近研究樣本。相比之下，現有技術是由尖端帶動電流通過樣品，新概念是通過微弱的交變電場對樣品進行無接觸式掃描。實驗中使用的頻率被提升至太赫光譜范圍，比NFC掃描儀中的頻率大約高出10萬倍。

通過這些弱電場的微小變化，得出關于材料內局部電子運動的精確結論。將測量結果與實際量子理論相結合，可以看出這一概念甚至支持定量結果。為了實現高時間分辨率，物理學家使用極短的光脈沖，記錄電子在納米距離內運動的清晰快照。

研究團隊選擇一種名為過渡金屬雙硫分子配合物（transition metal dichalcogenides）的新材料，作為首個測試樣本，這種材料可以在原子層生產。當這些板材以自由選擇的角度堆疊在一起時，就會出現具有新材料特性的人造固體。在雷根斯堡的1277合作研究中心（Collaborative Research Center 1277），研究人員對這種固體進行了深入研究。所研究的樣品來自兩種不同的原子厚度雙硫分子配合物制成，以測試未來太陽能電芯的核心部分。照射在結構上的綠光會導致電荷載體出現，并根據極性朝一個或另一個方向移動（太陽能電池的基本原理），將光轉換為電。科學家們以納米級精度在空間和時間上觀察到了超快電荷分離。

令人吃驚的是，當雙硫分子配合物層覆蓋在微小的雜質上時，甚至也能有效進行電荷分離。這些重要見解有助于優化新材料，以用于未來太陽能電池或電腦芯片。研究人員表示：“我們迫不及待地想記錄絕緣、導電和超導材料中的電荷轉移過程。”

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