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納米空間分辨超快光譜和成像系統

“空間和時間的結合”— 納米分辨和飛秒級別的光譜

超快光譜技術擁有諸多特色，例如極高的時間分辨率，豐富的光與物質的非性相互作用，可以用光子相干地調控物質的量子態，其衍生和嫁接技術帶來許多凝聚態物理實驗技術的變革等等。然而，受制于激發波長的限制（可見-近紅外），超快光譜在空間分辨上受到了一定的制約，在對一些微納尺寸結構的材料研究中，諸如一維半導體納米線，二維拓撲材料、納米相變材料等，無法精準地進行有效的超快光譜分析。

德國Neaspec公司利用十數年在近場及納米紅外領域的技術積累，開發出了全新的納米空間分辨超快光譜和成像系統，其pump激發光可兼容可見到近紅外的多組激光器，probe探測光可選紅外（650-2200 cm^-1）或太赫茲（0.5-2 T）波段，實現了在超高空間分辨（20 nm）和超高時間分辨（50 fs）上對被測物質的同時表征。

技術原理：

設備特點和參數：

→ 超高空間分辨和時間分辨同時實現；

→ 20-50 nm空間分辨率；

→ 根據pump光源時間分辨可達50 fs；

→ probe光譜可選紅外（650-2200 cm^-1）或太赫茲（0.5-2 T）

應用領域：

→ 二維材料

→ 半導體

→ 納米線/納米顆粒

→ 等離激元

→ 高分子/生物材料

→ 礦物質

......

應用案例：

■ 納米紅外超快光譜

分辨率為10nm的InAs納米線紅外成像，并結合時間分辨超快光譜分析載流子衰減層的形成過程

參考：M. Eisele et al.， Ultrafast multi-terahertz nano-spectroscopy with sub-cycle temporal resolution， Nature Phot. (2014) 8， 841.

穩態開關靈敏性：容易發生相變的區域，光誘導散射響應較大

參考：M. A. Huber et al.， Ultrafast mid-infrared nanoscopy of strained vanadium dioxide nanobeams， Nano Lett. 2016， 16， 1421.

參考：G. X. Ni et al.， Ultrafast optical switching of infrared plasmon polaritons in high-mobility graphene， Nature Phot. (2016) 10， 244.

參考：Mrejen et al.， Ultrafast nonlocal collective dynamics of Kane plasmon-polaritons in a narrow- gap semiconductor， Sci. Adv. (2019)， 5， 9618.

■ 范德華材料 WSe2 中的超快研究

參考：Mrejen et al.， Transient exciton-polariton dynamics in WSe2 by ultrafast near-field imaging， Sci. Adv. (2019)， 5， 9618.

■ 黑磷中的近紅外超快激發

黑磷的high-contrast interband性質使其具有半導體性質，在光誘導重組過程中表面激發的電子空隙對（electron-hole pairs）～50fs并在5ps內消失

參考：M. A. Huber et al.，Femtosecond photo-switching of interface polaritons in black phosphorus heterostructures， Nat. Nanotechnology. (2016)， 5， 9618.

■ 多層石墨烯中等離子效應衰減效應

參考：M. Wagner et al.， Ultrafast and Nanoscale Plasmonic Phenomena in Exfoliated Graphene Revealed by Infrared Pump?Probe Nanoscopy， Nano Lett. 2014， 14， 894.

發表文章：

neaspec中國用戶發表文章超80篇，其中36篇影響因子>10。

部分文章列表：

● M. B. Lundeberg et al.， Science 2017 AOP.

● F. J. Alfaro-Mozaz et al.， Nat. Commun. 2017， 8， 15624.

● P. Alonso-Gonzales et al.， Nat. Nanotechnol. 2017， 12， 31.

● M. A. Huber et al.， Nat. Nanotechnol. 2017， 12， 207.

● P. Li et al.， Nano Lett. 2017， 17， 228.

● T. Low et al.， Nat. Mater. 2017， 16， 182.

● D. Basov et al.， Nat. Nanotechnol. 2017， 12， 187.

● M. B. Lundberg et al.， Nat. Mater. 2017， 16， 204.

● D. Basov et al.， Science 2016， 354， 1992.

● Z. Fei et al.， Nano Lett. 2016， 16， 7842.

● A. Y. Nikitin et al.， Nat. Photonics 2016， 10， 239.

● G. X. Ni et al.， Nat. Photonics 2016， 10， 244.

● A. Woessner et al.， Nat. Commun. 2016， 7， 10783.

● Z. Fei et al.， Nano Lett. 2015， 15， 8271.

● G. X. Ni et al.， Nat. Mater. 2015， 14， 1217.

● E. Yoxall et al.， Nat. Photonics 2015， 9， 674.

● Z. Fei et al.， Nano Lett. 2015， 15， 4973.

● M. D. Goldflam et al.， Nano Lett. 2015， 15， 4859.

● P. Li et al.， Nat. Commun. 2015， 5， 7507.

● S. Dai et al.， Nat. Nanotechnol. 2015， 10， 682.

● S. Dai et al.， Nat. Commun. 2015， 6， 6963.

● A. Woessner et al.， Nat. Mater. 2014， 14， 421.

● P. Alonso-González et al.，Science 2014， 344， 1369.

● S. Dai et al.， Science 2014， 343， 1125.

● P. Li et al.， Nano Lett. 2014， 14， 4400.

● A. Y. Nikitin et al.， Nano Lett. 2014， 14， 2896.

● M. Wagner et al.， Nano Lett. 2014， 14， 894.

● M. Schnell et al.， Nat. Commun. 2013， 5， 3499.

● J. Chen et al.， Nano Lett. 2013， 13， 6210.

● Z. Fei et al.， Nat. Nanotechnol. 2012， 8， 821.

● J. Chen et al.， Nature 2012， 487， 77.

● Z. Fei et al.， Nature 2012， 487， 82.