硫化銻（Sb₂S₃）作為一種無(wú)毒、環(huán)保的太陽(yáng)能電池材料，近年來(lái)得到了廣泛的研究�，F(xiàn)在可以用含有輝銻礦納米粒子的墨水來(lái)制作光伏薄膜，并將這些薄膜制成幾乎任何形狀的二維和三維結(jié)構(gòu)。這種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)高效的生產(chǎn)方法滿足了可靠、廣泛使用的先決條件。

由于輝銻礦是一種有效的半導(dǎo)體材料（即具有較高的吸收系數(shù)和載流子遷移率），其納米結(jié)構(gòu)有望成為全光信號(hào)處理和計(jì)算的光開(kāi)關(guān)材料。來(lái)自?shī)W爾登堡大學(xué)物理研究所的研究員Petra Groß解釋說(shuō)：“近紅外光照射，輝銻礦基本上是透明的波長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)其折射率的超快變化。這意味著用輝銻礦納米顆粒形成的表面圖案可以使紅外脈沖改變顏色外觀等光學(xué)特性�！�

如果輝銻礦納米結(jié)構(gòu)要用于可切換的納米器件，高光學(xué)質(zhì)量是必不可少的。最近發(fā)表在《高級(jí)光子學(xué)Advanced Photonics》雜志上的一項(xiàng)研究對(duì)輝銻礦納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。研究表明，輝銻礦納米點(diǎn)可以作為高質(zhì)量的光波導(dǎo)。這一發(fā)現(xiàn)，連同簡(jiǎn)單的二維和三維結(jié)構(gòu)能力和有趣的光學(xué)性質(zhì)，表明了輝銻礦納米結(jié)構(gòu)作為可切換材料，在未來(lái)的應(yīng)用中具有巨大潛力。

輝銻礦納米點(diǎn)

這項(xiàng)研究的主要作者Jinxin Zhan，目前是奧爾登堡大學(xué)Christoph Lienau教授近場(chǎng)光子學(xué)實(shí)驗(yàn)室的博士生。Jinxin Zhan解釋說(shuō)，輝銻礦的電子顯微鏡圖像顯示出一個(gè)相當(dāng)不平整的表面。Jinxin Zhan和她的團(tuán)隊(duì)與康斯坦茨大學(xué)的研究人員合作，旨在通過(guò)研究輝銻礦表面上的輝銻礦納米點(diǎn)（直徑400nm）來(lái)估計(jì)輝銻礦納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)。

Jinxin Zhan說(shuō)：“這樣的光學(xué)檢查很困難。納米結(jié)構(gòu)的尺寸通常小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，因此光譜測(cè)量通常只在幾個(gè)納米結(jié)構(gòu)的集合上進(jìn)行。”

納米粒子聚焦

為了實(shí)現(xiàn)困難的光學(xué)檢測(cè)，Jinxin Zhan和她的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新的近場(chǎng)光譜技術(shù)，可以對(duì)單個(gè)納米顆粒進(jìn)行光學(xué)研究。它是基于散射型掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡（SOM）的，在這種顯微鏡下，一個(gè)尖尖的曲率半徑約為10nm的金探針靠近納米結(jié)構(gòu)的表面，并在其上進(jìn)行掃描。由尖端散射出去的光由探測(cè)器收集。

Jinxin Zhan說(shuō)：“通常情況下，會(huì)有大量的背景光存在，我們通過(guò)調(diào)制尖端樣品距離和將散射光與寬帶參考激光混合來(lái)抑制這些背景光。配備有快速線相機(jī)的單色儀使我們能夠在光柵掃描時(shí)測(cè)量每個(gè)位置的完整光譜�！惫庾V帶寬為200 nm，空間分辨率約為20 nm，因此研究小組可以研究單個(gè)納米點(diǎn)內(nèi)的光學(xué)性質(zhì)或光譜分辨強(qiáng)度分布。

由此得到的輝銻礦納米顆粒的圖譜顯示，盡管其表面不規(guī)則，但在結(jié)構(gòu)研究中，它們還是作為高折射率的介質(zhì)波導(dǎo)。Jinxin Zhan進(jìn)一步解釋說(shuō)，“用我們的新方法，我們可以看到穿過(guò)納米點(diǎn)的模式分布，這與光學(xué)玻璃纖維中導(dǎo)波的模式輪廓非常相似。計(jì)算表明，直徑為400nm的輝銻礦圓柱波導(dǎo)應(yīng)支持四種模式。計(jì)算出的這四個(gè)最低階模態(tài)的疊加與我們的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果非常吻合。這些模式在我們近場(chǎng)光譜測(cè)量的整個(gè)200納米帶寬上都得到了支持�！�

Lienau指出，這項(xiàng)新技術(shù)提供了一種全新的“觀察”微量納米材料的方法，并為研究它們?cè)诔�快時(shí)間尺度上的光激發(fā)動(dòng)力學(xué)打開(kāi)了大門(mén)。他說(shuō)：“Jinxin Zhan和Petra Groß開(kāi)發(fā)的光譜技術(shù)非常有前途。目前，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)展示了具有深亞波長(zhǎng)分辨率和高靈敏度的局部光散射光譜。我們有信心，我們將能夠進(jìn)一步提高空間分辨率，迅速達(dá)到幾納米范圍�！�

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