利用聚焦离子束技术，通过对金针尖的纳米化处理，实现了扫描隧道显微镜结中纳米尺度光的操纵。德国柏林Fritz-Haber研究所的研究人员证明，纳米级等离子体结中的纳米光光谱可以用等离子体法布里-珀罗尖端调制。纳米光学的精确控制对于研究纳米材料和单分子结构、动力学和光电子特性具有重要的意义。光学显微镜和光谱学的空间分辨率是由一个人在空间中可以限制多少光来决定，由于衍射限制，通常最多只能限制在半微米左右。
然而，通过激发局域表面等离子体共振(LSPR)，利用金属纳米结构可以将光限制在纳米尺度内。在锋利金属尖端有这样的纳米光是特别有用的，因为它可以用于扫描隧穿发光(STL)和散射型扫描近场光学显微镜(s-SNOM)进行纳米级成像和光谱学研究纳米材料，甚至单分子。然而，在纳米尺度结中对纳米光的精确控制仍然是一个突出问题。由于LSPR的性质是由针尖的纳米结构决定，因此其操作需要在纳米尺度上的精细加工技术。
（博科园-图示）通过隧穿电子(e-)激发带有等离子体法布里-珀罗表面等离子体STM结的光发射，发射光(hv)显示了由轴上传播表面等离子体极化子法布里-珀罗干涉引起的调制光谱。图片：Takashi Kumagai
此外，由于电磁场的强增强效应，使超灵敏的纳米成像和光谱学成为可能，因此纳米光被限制在纳米航空领域是非常重要。柏林Fritz-Haber研究所由熊谷隆博士领导的研究小组现在证明，通过聚焦离子束(FIB)铣削技术精确地塑造等离子体金尖，可以实现对纳米光谱的操控。作为一个示范，他们生产了一个非常尖锐的尖端，其轴上有一个单一的沟槽，如图所示的扫描电子显微镜图片，利用扫描隧道显微镜，将电子光谱和光学光谱相结合的stl技术。
研究了在沟槽尖端形成纳米尺度和原子平面银表面形成纳米尺度内，纳米光的光谱响应。在电动力学模拟中，随着驻波形成的可视化，带有沟槽尖端的STML光谱呈现出由尖端表面等离子体极化子(SPPs)法布里-珀罗干涉引起的特征调制。光谱线调制可由轴上的沟槽位置精确控制，实验结果表明，通过优化针尖的整体形状，可以改善SPP法布里-珀罗干涉。
这项研究显示出将扫描探针技术与利用纤维束制备等离子体尖端相结合的巨大潜力，以研究纳米光学中纳米光与物质相互作用的性质，这是等离子体学和纳米光学的一个重要前沿。此外，纤维制备的等离子体尖端普遍适用于s-SNOM技术，从而为纳米级成像和光谱分析提供了高精度的方法。此外，等离子体尖端强近场的光谱控制为实现相干激光触发电子点源提供了新机遇，可用于低能电子显微镜和全息技术。
博科园｜研究/来自：日本科学技术厅（JST）
参考期刊《纳米快报》
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00558
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