LMU/MPQ的科学家可以通过一种新型显微镜来显示单个纳米粒子的光学性质。纳米材料在生活的很多领域都扮演着重要的角色，因此对于其光学和电学性质的探索就显得尤为必要。当粒子的尺寸只有数十个纳米的时候，传统的显微镜就显得无能为力了。因此，许多研究只能停留在尺寸较大的粒子上。如今，Theodor W. Hänsch教授带领的团队开发了一种新的技术，该技术采用了一种光学显微腔，可有效增强信号，而且其成像质量接近光学衍射极限。对于单个纳米粒子光学性质的探索使得其在很多领域都有潜在的应用，包括生物学、化学以及纳米科学等。

传统光谱学测量方法的局限性在于其只是大量粒子的平均值，而忽略了单个粒子的形状、尺寸以及分子组成等方面的信息。因此开发单个粒子检测技术显得非常重要。“我们的方法是捕获光学谐振腔中的光用于成像，这会增强光与样品之间的相互作用，从而使得信号容易被检测。”David Hunger说。“对于一个普通的显微镜，其信号强度只有输入信号的百万分之一，因此很难被检测到。由于光学谐振腔的存在，其信号强度可增加50000倍。”

在David Hunger及其团队搭建的显微镜中，光学谐振腔的一面是由平面镜组成的，同时其也携带者大量的纳米粒子。而另一面则是曲面镜，连接着光纤，激光则通过该光纤与谐振腔耦合。通过逐点移动平面镜，可将粒子逐步集中到焦点上。同时调整两面镜子间的距离，保证谐振条件。科学家首次测试时采用的是直径40纳米左右的金粒子。“这种金粒子作为我们的参考系统，从而可以检验我们测量的有效性。”David Hunger说，“因为我们知道我们可以对他的光学性质进行很精确的测量，因此通过透射信号，我们能够决定粒子的光学性质，并与理论结果相比较。由于光场集中在很小的范围，因此只采用基础模式就可以获得2微米的分辨率。而采用更高阶的模则可以将分辨率增加到800纳米左右。”当吸收特性和色散特性同时被确定时，该方法就更加有用了，尤其是当粒子并非球形时。

“在我们的实验中，我们使用金纳米棒，并观察谐振频率随传播方向和偏振状态的变化情况。如果偏振方向和棒的轴相同，其谐振频率的移动将会比相互垂直时要大，从而会产生两种不同的谐振频率。”Matthias Mader解释道。“双折射可以进行精确的测量，并对颗粒的形状和方向非常敏感。”“我们这种方法的一种潜在应用包括研究大分子的动力学，例如蛋白质分子。”David Hunger说，“总之这种方法具有很大的应用潜力，涉及纳米材料和纳米系统生物学的表征等。”

 

新材料在线编译整理——翻译：杨超    校正：摩天轮