Phương pháp quang học mới vượt qua giới hạn của ánh sáng gấp 100.000 lần để chụp ảnh nguyên tử

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Regensburg đã phát triển một phương pháp kính hiển vi quang học mới vượt qua giới hạn nhiễu xạ lâu đời của ánh sáng, cho phép chụp ảnh ở quy mô nhỏ hơn gần 100.000 lần so với kính hiển vi ánh sáng thông thường—đến khoảng 0,1 nanomet, tương đương với khoảng cách giữa các nguyên tử. Đột phá này được thực hiện bằng cách sử dụng một đầu kim loại sắc nhọn đặt cực gần bề mặt mẫu, tạo ra một khe hở nhỏ hơn một nguyên tử. Khi chiếu sáng bằng laser hồng ngoại trung liên tục, ánh sáng được nén vào khe hở nhỏ bé này, nâng cao độ phân giải vượt qua giới hạn nhiễu xạ thông thường. Một cách bất ngờ, khi đầu kim tiến gần hơn nữa, tín hiệu quang học tăng cường mạnh mẽ, tiết lộ các đặc điểm ở quy mô nguyên tử mà không cần sử dụng laser siêu nhanh công suất cao. Chìa khóa của tiến bộ này nằm ở hiện tượng xuyên hầm điện tử lượng tử: các electron di chuyển giữa đầu kim và mẫu dưới tác động của trường điện từ do laser tạo ra, sinh ra một tín hiệu điện từ yếu được gọi là phát xạ xuyên hầm quang học trường gần. Bằng cách phát hiện tín hiệu này thông qua các phép đo quang học dựa trên cường độ, các nhà nghiên cứu đã trực tiếp khảo sát hiện tượng lượng tử.