近场压力

“扫描近场光学显微技术” 早由科学研究工作者Edward Hutchinson Synge提出。根据观察到的在一定压力下电弧发出的通过孔径仅为100nm的强聚焦平面光，他认为，利用这种小孔径可以使光在样品表面进行逐点扫描成像，同时采集被测量物质的光学信息，并大胆预测这一技术的实现将是照明探测研究领域中的巨大突破。在1956年和1972年，John A.O' Keefe与Ash and Nicholls进一步完善了该理论，并提出小孔探测原件尽可能接近样品表面将有助于该技术的实现。1984年，台利用可见光辐射进行测量的近场光学显微镜由Pohl等制造并使用，该显微镜通过探针在样品表面保持数十纳米的距离采集反馈信息，并在两年后实现了高分辨成像。 然而，传统近场光学显微镜由于瑞利衍射限（Rayleigh limitation），其分辨率不仅受到孔径尺寸的制约，也受到入射光波长1/2的限制。因此，对于sub-um的纳米材料检测成像时，传统近场光学显微镜只能采用有限波长范围的可见光，且难以获得高清图像信息。在中红外领域，近场光学显微技术对纳米结构几乎没有用武之地。 散射式近场光学显微镜利用AFM探针对激光光束聚焦照明，在针附近激发一个纳米尺度的增强近场信号区域。当针接近样品表面时，由于不同物质的介电性质差异，近场光学信息将被改变。通过背景压制技术对采集的散射信号进行解析，就能获取到样品表面的近场光学谱图并进行成像。该技术突破了传统孔径显微的限制，其分辨率仅由AFM探针针的曲率半径决定。 德国Neaspec公司提供的新一代近场光学显微镜NeaSNOM采用了这一散射式技术，高分辨率可达10nm，并通过式的赝外差数据分析模式，同时解析强度和相位信号，解决了纳米材料尤其是在红外光谱范围的近场光学成像难题。 利用赝外差技术实现了近场光学显微镜对强度和相位的同时成像 近五年以来（2011年至今）散射式近场光学显微技术在局域表面等离子激元，无机材料表面波传导，二维材料声子化，近场光电流，半导体载流子浓度，高分子材料鉴别和生物样品成像等领域研究得到了广泛的应用，已然成为推动光学物理、材料应用发展的重要工具。 2016年，A.Y. Nikitin等通过波长10-12μm激发裁剪后的石墨烯纳米谐振器，得到了大量共存的Fabry–Perot mode信息。通过理论分析其两种等离子模式，即sheet plasmon和edge plasmon，发现后者体积仅为激发波长的10^-8倍。并通过理解edge plasmon的原理，可以促进一维量子发射器的开发，等离子激元和声子在中红外太赫兹探测器的研究，纳米图案化拓扑缘体等领域的进一步发展。 文章中5nm厚SiO2上的不同尺寸（394 × 73 nm (a), 360 × 180 nm (b) and 400 × 450 nm (c)）石墨烯纳米谐振器，在11.31μm波长下的近场成像 石墨烯由于其特性能被广泛的认可为具发展潜能的下一代光电设备材料，然而其纳米别性能的变化影响了宏观行为，高性能石墨烯光电器件的开发受到了大制约。AchimWoessner等结合红外近场扫描纳米显微镜和电子读取技术，实现了红外激发光电流的成像，并且精度达到了数十纳米别。通过研究边际和晶界对空间载流子浓度和局域热电性质的影响，实验者证明了这一技术对封闭石墨烯器件应用的益处。 近场光电流的工作原理示意图以及中从晶粒间界处得到的光电流实际测量结果 NeaSNOM是市场一款散射型扫描近场光学显微镜，化的散射式核心设计技术，大的提高了光学分辨率，并且不依赖于入射激光的波长，能够在可见、红外和太赫兹光谱范围内，提供优于10nm空间分辨率的光谱和近场光学图像。 NeaSNOM中嵌入的一系列化探测和发光模块，保证了谱图的可靠性和可重复性，成为纳米光学领域热点研究方向的科研设备。 【NeaSNOM样机体验与技术咨询，请拨打：010-85120280】 相关产品：超高分辨散射式近场光学显微镜：http://www.instrument.com.cn/netshow/C170040.htm纳米傅里叶红外光谱仪：http://www.instrument.com.cn/netshow/C194218.htm

p/ptable border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600"tbodytrtd width="648" colspan="4"table width="600" border="1" align="center" cellpadding="0" cellspacing="0"tbodytr/tr/tbody/table/td/trtrtd width="122"p成果名称/p/tdtd width="526" colspan="3"p style="text-align:center "深紫外扫描近场光电探针系统/p/td/trtrtd width="122"p单位名称/p/tdtd width="526" colspan="3"p style="text-align:center "中科院苏州纳米所/p/td/trtrtd width="122"p联系人/p/tdtd width="157"p刘争晖/p/tdtd width="149"p联系邮箱/p/tdtd width="220"pzhliu2007@sinano.ac.cn/p/td/trtrtd width="122"p成果成熟度/p/tdtd width="526" colspan="3"p■正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产/p/td/trtrtd width="122"p合作方式/p/tdtd width="526" colspan="3"p□技术转让 □技术入股 □合作开发 ■其他/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"pstrong成果简介： /strongbr/ 本设备在国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目（自由申请）的支持下，自2014年起，针对波长200~300 nm的深紫外波段微区光电性质测试分析这样一个难题，研制一套深紫外扫描近场光电探针系统。将深紫外共聚焦光路引入到超高真空扫描探针显微镜系统中，采用音叉反馈的金属探针，在纳米尺度的空间分辨率上实现形貌和紫外波段荧光、光电信号的实时原位测量和综合分析，为深入研究这一光谱范围半导体中光电相互作用的微观物理机制、实现材料的结构和性质及其相互关系的研究提供新的实验系统，目前国内外均未有同类设备见诸报道，为国际首创。该系统中创新性研制的闭环控制低温超高真空原子力显微镜扫描头、波长在200nm-300nm可调谐的深紫外脉冲光源、基于原子力显微镜的深紫外光电压谱测试和分析方法、深紫外近场荧光寿命的高空间分辨测试和分析方法等核心设备和技术均为本项目单位自主研制，具有完全自主知识产权。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"pstrong应用前景：/strongbr/ 近年来，深紫外，特别是280nm以下日盲波段的半导体探测和发光器件，以其巨大的经济军事应用价值，逐渐成为研究重点。然而，相较于可见光半导体光电器件，深紫外波段半导体光电器件的性能包括光电转换效率、探测灵敏度等距人们的需求还有较大差距。其中一个重要原因是缺乏究深紫外半导体材料中光电相互作用的微观物理机制的有效研究手段。而本设备的研制将极大地丰富超宽带隙半导体材料和器件研究的内涵，推进相关材料和器件的发展。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4" style="word-break: break-all "pstrong知识产权及项目获奖情况：/strongbr/ 本设备相关的装置和技术均申请了发明专利保护，其中已获授权11项，已申请尚未获得授权6项，如下所示： br/ 已授权专利: br/ 1、一种扫描近场光学显微镜 br/ 2、材料的表面局域电子态的测量装置以及测量方法 br/ 3、半导体材料表面缺陷测量装置及表面缺陷测量方法 br/ 4、材料界面的原位加工测试装置 br/ 5、多层材料的减薄装置及减薄待测样品的方法 br/ 6、界面势垒测量装置及测量界面势垒的方法 br/ 7、导电原子力显微镜的探针以及采用此探针的测量方法 br/ 8、半导体材料测量装置及原位测量界面缺陷分布的方法 br/ 9、材料表面局部光谱测量装置及测量方法 br/ 10、采用原子力显微镜测量样品界面势垒的装置以及方法 br/ 11、制备金属针尖的装置及方法 br/ 已申请未授权专利:br/ 1、半导体材料表面微区光电响应测量装置及测量方法 br/ 2、一种同时测量表面磁性和表面电势的方法 br/ 3、超高真空样品转移设备及转移方法 br/ 4、用于近场光学显微镜的探针及其制备方法 br/ 5、探针型压力传感器及其制作方法 br/ 6、阴极荧光与电子束诱导感生电流原位采集装置及方法 br/ 此外本设备研制相关软件著作权登记1项：“中科院苏州纳米所原子力显微镜与光谱仪联合控制软件”。/p/td/tr/tbody/tablepbr//pp/p

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度，在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制，红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上，因此无法用于观测纳米尺度的物体。近几年，我们开发了红外被动近场显微成像技术，通过探测物体表面的近场辐射从而极大地突破红外衍射极限限制，将红外温度探测及成像从传统的微米尺度拓展到了纳米尺度。据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术全国重点实验室的科研团队在《红外与毫米波学报》期刊上发表了以“红外近场辐射探测及超分辨温度成像”为主题的文章。该文章第一作者为朱晓艳，主要从事红外被动近场成像方面的研究工作。本文将围绕扫描噪声显微镜（SNoiM）技术的实验原理及其应用，详细介绍如何通过自主研制的红外被动近场显微镜，突破红外热成像的衍射极限限制，实现纳米级红外温度成像。近场辐射我们首先从黑体辐射的本源入手。如图1（a）所示，绝大多数物体内部都包含大量带正电荷和负电荷的粒子，这些带电粒子永远不会静止不动，而是一直处于随机扰动状态（热运动）。我们所熟知的热辐射就源自物体内部的这种带电粒子热运动，辐射特征可由普朗克黑体辐射定律描述。但鲜为人知地是，物体内的电荷扰动不仅在距离物体辐射波长尺度以外的区域产生红外热辐射（远场辐射），而且在物体近表面处会生成一种能量密度极高的表面扰动电磁波（以倏逝波形式存在），可称之为近场辐射。理论很早就预言了这种表面电磁波（近场辐射）的存在，并发现针对远场辐射所建立的认知及规律（如普朗克辐射定律等）将不再适用于近场辐射，但相关实验研究由于探测难度极高而一直未有明显突破。2009年，美国麻省理工学院和法国CNRS的研究组取得重要进展，先后在实验上验证了纳米尺度下近场辐射热传输效率可远超黑体辐射极限。尽管该实验验证了物体表面近场倏逝波的存在，但相关物理现象仍然缺少更直接的实验手段对其进行更进一步地研究。图1（a）物体表面存在的远场辐射及近场辐射；探针调制技术：（b）当探针远离样品时不会散射物体表面的近场倏逝波、（c）当探针靠近物体近表面时可以散射近场倏逝波；（d）红外被动近场显微镜（SNoiM）的示意图红外被动近场显微镜（SNoiM）的实验原理及其应用SNoiM技术的实验原理物体表面的近场辐射由于其倏逝波特性（即强度随着远离物体表面急剧衰退）而难以探测。在SNoiM中，利用扫描探针技术有效地解决了这一问题。如图1（b）所示，当不引入纳米探针（或探针远离物体表面）时，物体近表面的近场倏逝波无法被探测，该显微镜工作于传统红外热成像模式，即仅获得其远场辐射信号。SNoiM技术的关键是，将探针靠近样品近表面（比如10 nm以内），近场倏逝波可以被针尖有效散射出来。该探测模式下，探测器所获取的样品信号中同时存在近场和远场分量。因此，通过控制探针至物体表面的间距h，即可获得近场、远场混合信号（h 100 nm，称为近场模式）或单一的远场信号（h 100 nm或撤去探针，称为远场模式）。最终，利用探针高度调制及解调技术即可从远场背景中提取物体的近场信息。图1（d）展示了SNoiM系统探测近场信号的示意图。探针所散射的近场信号首先由一个高数值孔径的红外物镜进行收集。但在该过程中，无法消除来自环境、被测物体及仪器自身的远场辐射信号，它们随近场信号一同被红外物镜收集，导致被测物体微弱的近场信号湮没于巨大的远场背景辐射之中。为了最大程度降低远场背景信号，研究人员在红外物镜上方设计了一个孔径极小的共焦孔（约100 μm），通过此共焦结构可以缩小收集光斑，有效抑制背景辐射信号。然而，即使是这样，是否有足够灵敏的红外探测器能够检测到纳米探针所散射的微弱近场信号也是一大难点。为此，本团队研发了一款超高灵敏度红外探测器，攻克了这一技术壁垒。图2（a）展示了首套SNoiM设备实物图。其中，金色圆柱腔体为低温杜瓦，内部搭载了自主研制的超高灵敏度红外探测器（CSIP）及一些低温光学组件；白色方框内为实验室内组装的基于音叉的原子力显微镜（AFM）、红外收集物镜及样品台区域，具体细节参照图2（b）、（c）。红外近场图像的空间分辨率不再受探测波长限制，而是由探针尖端尺寸决定。如图2（b）中插图所示，通过电化学腐蚀方法，可制备出形貌优良的金属（钨）纳米探针，其中，针尖直径可小至100 nm以内。图2（a）红外被动近场显微镜SNoiM的实物图，其中搭载了超高灵敏度红外探测器；（b）AFM及红外收集物镜；插图为通过电化学腐蚀制备的金属（钨）纳米探针；（c）探针与样品的显微照片基于SNoiM的超分辨红外成像研究利用SNoiM技术探测物体表面的近场辐射可极大突破红外衍射极限，实现超分辨红外成像。首先以亚波长金属结构的成像结果为例进行展示。图3（a）为Au薄膜样品在普通光学显微镜下所拍摄的图像。其中，亮金色区域为Au薄膜（约50 nm厚），其他区域为SiO₂衬底。使用SNoiM系统可同时获取该样品的远场和近场红外图像（获取远场图像时只需将探针挪离样品表面）。如图3（b）所示，由于成像波长较长（~ 14 μm），远场红外图像的分辨率远不如普通光学显微图像。比如，Au与衬底（SiO₂）的边界无法清晰区分以及中间细小金属条状结构无法识别等（图中黑色虚线所示）。然而，在相同探测波长下，如图3（c）所示的近场红外图像则展现了超高的空间分辨率，其图像清晰度可完全与普通光学显微镜所获取的图像相比拟。为了进一步理清上述三种显微成像技术的区别，图3示意图中给出了探测到的信号来源：对于光学显微图像，其信号来自于可见光的反射。由于金属的反射能力较强，因而Au上的信号远比SiO₂强。可见光波长范围为400~760 nm，因而光学显微镜可清晰分辨该样品表面的细微结构。远场红外成像不依赖于外界光源照射，直接通过红外物镜收集物体自身所发射出来的辐射信号，并对其进行成像。在探测波长为14 μm情况下，受衍射极限的限制，系统的实际空间分辨率也只有约14 μm。近场红外成像则检测探针尖端所散射的样品表面近场辐射信号，因此不受远场光学衍射极限限制，可获得超分辨红外图像（图3c）。图3 样品Au（SiO₂衬底）的（a）光学显微、（b）远场红外和（c）近场红外的图像及成像原理示意图另外值得注意的一点是，图3（c）所示的红外近场图像不仅仅在分辨率上有所提高，而且在金属与衬底的信号强度对比上出现了明显反转（由远场切换至近场后，Au由弱信号方（蓝色）转变为强信号方（红色））。针对上述现象的解释如下：远场成像时，Au是高反射物体，因此吸收红外光的能力极弱，根据基尔霍夫定律，则其红外发射率也很低。因而远场红外成像中其信号弱于衬底SiO₂；而在近场成像中，室温金属（Au）中的自由电子存在剧烈的热运动（热噪声），从而在金属表面产生极强的表面电磁波，因而Au上的信号远强于SiO₂。由此可见，SNoiM技术不仅突破了红外衍射极限限制，而且能够检测远场显微镜所无法探测的物理过程。基于SNoiM的微观载流子输运及能量耗散可视化研究基于SNoiM技术的另一项创新与突破在于纳米尺度下通电器件中微观载流子输运及局域能量耗散的直接可视化。值得指出，SNoiM所检测的近场辐射信号来自于物体近表面的传导电子，因此其成像结果所反映的是物体表面的局域电子温度（Te）。目前仅SNoiM技术可实现纳米尺度下电子温度分布的直接成像。下面将以通电微小金属线（NiCr合金）为例进行说明。图4 （a）通电金属线显微图像及远场热成像；器件弯折区域分别为（b）凹形、（c）U形的扫描电镜图像及超分辨红外近场热成像图4（a）为NiCr金属线的光学显微图像（上）及其通电后的红外远场热图像（下）。红外远场成像检测通电器件的远场辐射，从而估算出器件的表面温度。比如，器件中心处出现明显热斑，该处温度最高，表明电流流经微小弯曲金属线时能量耗散最大。而受衍射极限限制，远场红外热成像无法分辨微小金属线（宽度约3.3 μm）上不同区域的温度分布，因此无法有效反映微观尺度上载流子的能量耗散特性。与之相比，近场红外热成像则可清晰展示器件中心区域微观载流子的输运及能量耗散行为。如图4（b）所示，当电流经过器件凹形弯折区时，近场红外热成像下，该区域内存在极其不均匀的温度分布，而且在凹形内侧出现显著热斑。该现象表明，通电NiCr器件的凹形区内存在非均匀局部焦耳热，且内侧区域电子能量耗散最大，这是由于电流的拥挤效应所造成的。此外，该温度分布图像似乎表明，通电时，载流子倾向于避开直角拐角处，并趋于沿着U形路径分布。为验证这一猜想，该实验进一步设计了中心区域呈U形弯折的通电NiCr金属线，并对其进行了近场红外热成像表征。图4（c）显示，U形区域温度均匀分布，无明显局域热斑，这表明载流子倾向于沿着U形路径均匀输运。基于SNoiM纳米热分析研究而提出的新设计大大缓解了电流拥挤效应可能对器件造成的局部热损伤，具有重要的指导意义。总结与展望综上，利用SNoiM技术，可以实现物体表面的近场辐射探测及红外超分辨温度成像。该技术是目前国际上唯一能够进行局域电子温度成像的科学仪器，不仅突破了红外远场热成像的衍射极限限制，且首次实现了纳米尺度下通电器件中载流子输运行为与能量耗散的直接可视化。该研究内容均基于第一代室温SNoiM系统，目前，第二代低温SNoiM系统已被成功搭建，有望进一步突破后摩尔时代信息和能源器件的功耗降低及能效提升难题，探索物理新机制，并推动纳米测温技术新的发展。这项研究获得国家自然科学基金优秀青年基金的资助和支持。论文链接：DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.05.001

第11届国际近场光学、纳米光子学及相关技术会议(The 11th International Conference on Near-field Optics, Nanophotonics and Related Techniques, NFO-11)于2010年8月30日在北京大学隆重开幕。　　近场光学是研究突破衍射极限的超高光学成像与光谱技术的新型学科。作为当今国际上近场光学、纳米光学∕光子学领域最具权威性和影响力的学术盛会，NFO会议已先后在法国、美国、捷克、以色列、日本、荷兰、韩国、瑞士、阿根廷等地举办了10届，本届大会是自其1992年创办以来首次移师中国。国家纳米科学中心副主任、北京大学朱星教授与清华大学精密仪器系王佳教授联袂出任大会主席。　　北京大学校长周其凤院士向来自25个国家和地区的300余位与会代表致欢迎词。国家科技部基础司司长张先恩研究员、北京大学研究生院院长、物理学院院长王恩哥院士、国家纳米科学中心主任王琛研究员、国家自然科学基金委数理学部物理一处张守著研究员发表了热情洋溢的讲话。在开幕式上，大会特别邀请近场光学先驱者、瑞士巴塞尔大学的Dieter Pohl教授做了近场光学发展进程的综述报告。厦门大学的田中群院士、日本大阪大学的和田聪教授、美国莱斯大学的Peter Nordlander教授做了精彩的大会邀请报告。应邀出席开幕式的嘉宾还有：北京大学前校长陈佳洱院士、国家自然科学基金委员会前主任、国际光学委员会前副主席、清华大学教授金国藩院士、人工微结构和介观物理国家重点实验室主任龚旗煌教授、国家纳米科学中心副主任、党委书记查连芳研究员、大恒新纪元公司总工程师宋菲君研究员等。开幕式由会议共同主席朱星教授主持。　　在历时4天的正式会议中，代表们将就近场光学、纳米光子学、表面等离激元学等纳米光学领域的前沿最新进展展开讨论，议题涉及超过衍射极限的近场光学显微成像、近场光学理论、光学天线、异构光学材料等。此外，8月29日还举办了为期一天的讲习班，来自瑞士、德国、西班牙的四位高水平学者讲授了近场光学、纳米光学领域的发展历史及相关基本知识，引起学生和青年研究人员的广泛兴趣和好评。　　本届大会得到了国家自然科学基金委员会、国家科技部、人工微结构和介观物理国家重点实验室、国家纳米科学中心等单位的大力支持。

近日，美国布朗大学物理系的Angela Pizzuto等人完成了第一个使用蓝光的扫描近场显微镜的实验演示。通过410纳米的飞秒脉冲，研究人员直接从体硅中产生太赫兹脉冲，以纳米级的分辨率进行空间分辨，这些信号提供了使用近红外激发无法获得的光谱信息。他们开发了一个新的理论框架来解释这种非线性相互作用，使得材料参数的精确提取成为可能。这项工作为使用扫描近场显微镜方法研究技术上相关的宽带隙材料建立了一个可能的新领域。上世纪90年代中期，散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）的出现，改变了亚波长光学领域。这种技术涉及到将电磁辐射耦合到一个尖锐的亚波长金属尖端，并随后在远场测量从该尖端-样品交界处散射的辐射。在过去的十年里，这种近场测量的方法在光谱的红外和太赫兹区域产生了显著的影响。基于孔径的亚波长光谱学方法是具有挑战性的，随着波长的增加，入射波与金属尖端的耦合变得更容易，而空间分辨率仍然受到尖端尺寸的限制。关于短波长辐射与纳米级尖端的耦合是一项艰巨的任务，阻碍了对重要的宽带隙材料的纳米级研究，如硅和氮化镓等。这些材料已经用低于带隙的激发方式在近场进行了线性光学研究。将纳米级的非线性光学方法应用于其他材料已比较成熟，但由于将该方法应用于这些高度相关的材料系统一般需要更高的能量光激发，至今还没有实现。布朗大学的Angela Pizzuto等人描述了一个入射光子能量超过3eV的扫描近场光学显微镜测量。使用410纳米的飞秒脉冲，研究人员照亮了一个锋利的金属原子力显微镜（AFM）尖端，并通过二阶非线性光学过程诱导来自几种不同材料的太赫兹发射，以实现具有纳米级空间分辨率的激光太赫兹发射显微镜（LTEM）。由于宽直接带隙以上的双光子激发，泵浦光子的高能量使大块晶体硅的强太赫兹发射成为可能。激光太赫兹发射显微镜的特性导致了对光学对准的要求大大放宽；传统的线性扫描近场光学显微镜使用纳米尖来限制入射波，这种聚焦短波长辐射在纳米尖下的精确对准实际上是有挑战性的。在实验中，通过对一小部分的宏观光生太赫兹偶极子的外耦合，可以获得纳米级的分辨率，研究人员首次实现了在扫描近场光学显微镜中使用紧密聚焦的蓝光。他们得到了第一个硅的近场激光太赫兹发射显微镜图像，并将结果与太赫兹扫描近场光学显微镜通过尖端的太赫兹脉冲的弹性散射获得的结果相比较。图1是激光路径和扫描近场光学显微镜实验装置示意图。近红外、蓝光和太赫兹光束分别产生，其中太赫兹脉冲使用传统的光电导天线产生，所有的三束光重叠并耦合到原子力显微镜中。散射或发射的太赫兹脉冲在另一侧通过自由空间电光采样进行相干检测。图1 实验装置示意图为了说明在宽带隙材料中使用激光太赫兹发射显微镜的价值，研究人员使用硅片作为样品，它在近红外激发下不会发出明显的太赫兹辐射。该硅片有一个小的区域，受到了离子注入，随后的退火激活了这个区域注入的掺杂物。这样硅片包含两个掺杂密度非常不同的区域，它们之间有一个清晰的边界。研究人员对这个边界区域进行了线性和非线性测量，并对结果进行比较。图2 硅样品的太赫兹辐射。（a）太赫兹脉冲 （b）太赫兹脉冲峰峰值与泵浦光束的平均功率之间的关系首先，当用超快蓝光泵浦时，未注入的基底和注入的区域都会发出太赫兹脉冲。图2a显示了由蓝光激发的THz脉冲，在探针敲击频率的二次谐波处解调得到的结果。可以观察到，轻度掺杂的基底比重度掺杂的植入区域产生明显更多的太赫兹发射。为了更好地理解太赫兹的产生机制，研究人员测量了发射的太赫兹峰峰值与蓝色泵浦光束的平均功率之间的关系，如图2b所示。当功率在大约2 mW以上，太赫兹发射强度受蓝光功率增加的影响较小；事实上，一旦泵浦通量足够高，很大一部分可用的电荷载流子将被光激发，任何多余的泵浦光子将被高的局部导电性屏蔽。由图2b中的插图可以看出，发射的太赫兹场的振幅和泵浦光功率之间有一个明显的二次方关系。这表明THz产生的主要机制是双光子吸收；价带中的载流子吸收了超过6 eV的泵浦能量，并被激发到远高于块状Si的宽4.2 eV的直接带隙之上。该实验结果为扫描近场光学显微镜方法在宽带隙材料上的应用提供了新的可能性。

2013年11月19日，国睿科技股份有限公司发布了关于子公司获得国家重大仪器设备开发专项项目立项批复的公告，公告全文如下：　　本公司董事会及全体董事保证本公告内容不存在任何虚假记载、误导性陈述或者重大遗漏，并对其内容的真实性、准确性和完整性承担个别及连带责任。　　国睿科技股份有限公司(以下简称公司)的全资子公司南京恩瑞特实业有限公司(以下简称恩瑞特公司)近日收到国家科学技术部的通知，恩瑞特公司牵头申请的项目&ldquo 天线近场测试仪的开发与应用&rdquo 已批准立项。　　一、项目概述　　项目名称：天线近场测试仪的开发与应用　　项目牵头单位：南京恩瑞特实业有限公司　　项目起止时间：2013年10月-2017年10月　　项目总体目标：研发基于现代天线测量标准的天线近场测试仪，攻克结构动态稳定性、采样点误差补偿、高稳度频率基准等关键技术。通过系统集成，在项目中期，研制形成具有一定功能的天线近场测试仪样机。通过在现代通信、航天航空、星载、导航、雷达等领域应用开发，丰富仪器供能，优化技术方案，形成具有自主知识产权、功能健全、质量稳定可靠的天线近场测试仪。　　项目经费预算：总经费6214万元，其中国家专项经费3011万元，公司自筹资金3203万元。根据《关于开展国家重大科学仪器设备开发专项2013年度项目组织工作的函》(国科财函20132号)规定，项目前半段主要由承担单位自筹经费实施，国家专项经费资助10% 通过中期评估确认后，再主要由国家专项经费给予支持。　　该项目第一技术支撑单位是中国电子科技集团公司第十四研究所，实施过程中若构成关联交易，公司将及时披露。　　二、项目风险提示　　1. 项目在工程化实现和市场存在一定的不确定性。　　2. 项目建设期较长，存在技术先进性水平变化的风险。　　3. 若项目未通过国家中期评估确认，后半段的国家专项经费拨款金额将进行调整。　　特此公告。　　国睿科技股份有限公司董事会　　2013年11月19日

太赫兹（THz）辐射频率处于电子学和光学频率之间，因此具备多种光电子特性。THz成像作为THz辐射最重要的应用方面，在国防、通信、生物、医学和材料有着巨大应用潜力。THz 时域光谱系统（THz-TDS）被广泛用于角膜含水量测量、角膜瘢痕成像、蛋白浓度检测和细胞标志物检测等。然而受限于衍射极限存在，THz成像分辨率一般被限制在毫米量级。近场光学成像技术使用空间尺度极小探针直接探测样品表面亚波长尺度细节，可有效突破衍射极限，是实现THz超分辨成像的重要路径。目前，根据探针工作方式的区别，THz近场成像技术可分为孔径探针THz近场成像和散射探针THz近场成像。孔径探针THz近场成像方案需要平衡空间分辨率、截至频率和近场耦合效率之间关系，其成像分辨率仍无法突破至nm量级。散射探针THz近场成像分辨率与探针几何结构和探针-样品表面距离有关，截至目前其成像分辨率可以突破至0.3 nm。本文综述了THz超分辨成像的基本原理及最新进展，围绕孔径探针和散射探针两种主流的THz近场成像技术，详述其在成像原理、成像质量与成像分辨率等方面的突破，并对THz超分辨成像做出总结与展望。图1 THz近场成像及其应用场景孔径探针孔径探针THz近场成像主要利用亚波长结构形成THz辐射源或THz探测器在近场范围内扫描样品表面提升成像空间分辨率。依据孔径类型分类，孔径探针THz近场成像共有四种技术路线，分别是物理孔径、动态孔径、人工表面等离子激元和近场天线。物理孔径探针通常为锥形波导，可以将THz辐射局域成亚波长THz辐射源并扫描样品，提升空间分辨率。其优势在于：结构简单制备容易，可根据THz源设计波导几何结构提升THz耦合效率。图2 锥形物理孔径THz近场成像示意图动态孔径THz成像系统主要有两种实现方式。一种是基于光泵浦方案，该方案激发半导体材料形成特定分布的载流子，进而调制THz空间分布。另一种是基于飞秒激光成丝方案，该方案应用光丝对THz辐射强束缚作用，或是应用交叉光丝，形成动态微孔调制THz空间分布。动态孔径技术优势在于，一方面可以和压缩感知技术结合在保证空间分辨率情况下极大提升成像速度，另一方面基于飞秒激光光丝可以进一步提升成像分辨率至20 μm。图3 交叉光丝形成动态孔径实现THz近场成像人工表面等离子激元器件表面具有周期结构，通过改变材料表面等效介电常数实现THz波近场聚焦。常规调制方案包括金属锥形结构聚焦探针、金属周期结构THz超透镜和石墨烯THz超透镜等；其适用波长范围广、聚焦效率高具有一定的应用前景，尽管目前还处于实验室阶段，但是随着THz器件加工技术逐渐发展，相信在不久的将来其实用性会得到提升。图4 人工表面等离子激元器件实现THz近场成像近场THz天线这是一种微型近场THz探测器，优势为在提升空间分辨率同时能够保证时间分辨率，另一方面THz近场天线可以被集成至片上，拓宽了其使用场景。 图5 近场天线实现THz近场成像散射探针散射探针THz近场成像系统，是通过测量探针与样品表面在外场作用下的近场耦合效应反映样品表面信息。其适用于宽谱THz光源，成像空间分辨率与探针几何结构和探针-样品表面间距有关最高可以达到0.3 nm量级。由于背景散射信号强度远大于近场散射信号强度，散射探针THz近场成像系统主要技术难点在于信号收集与提取。目前，较为成熟的近场散射信号提取技术包括：自零差方案、正交零差方案、伪外差方案和合成光学全息方案等。在保障扫描时间的前提下，伪外差方案成像对比度高且具备相位分辨能力，因此被广泛采用。散射探针THz近场成像系统通常使用扫描隧道显微镜或者原子力显微镜作为提供近场条件的媒介，可将探针针尖与样品表面间距精确控制在20 nm范围内。基于扫描隧道显微镜的散射THz近场成像系统优势：1）其空间分辨率最高可以提升至0.3 nm；2）基于扫描隧道显微镜增强隧穿电流原理，可以增强近场散射信号。缺点：扫描隧道显微镜是通过测量针尖与样品表面隧穿电流实时反馈控制针尖与样品表面间距，故此种方案不适用于不导电样品。图6 基于扫描隧道显微镜搭建的近场成像系统及其一维扫描结果图基于原子力显微镜的散射THz近场成像系统原子力显微镜，因其和扫描隧道显微镜类似，具有卓越的空间分辨能力，是搭建散射探针THz近场成像系统的主力设备，同时能够通过检测针尖与样品之间相互作用反馈控制针尖和样品间距，故该系统可以适用于多种样品。图7 基于原子力显微镜搭建的近场成像系统及其扫描结果图散射探针THz近场成像不仅可以将THz成像分辨率提升至nm量级，还可以被应用于检测样品表面载流子运动。与光学波段和红外波段成像技术相比，有掺杂的半导体或者半金属材料对THz波段更加敏感，因此散射探针THz近场成像技术还被应用在nm量级表征载流子数目和分布情况。 总结与展望随着强THz产生技术和高灵敏THz探测技术的不断发展，超分辨THz成像技术得到了长足发展。孔径探针和散射探针THz成像方案各有侧重，在不同领域得到广泛应用。根据以上总结，从应用角度出发对近场THz成像技术作出展望：(1)成像速度。目前大多数超分辨THz成像方案都是采用逐点扫描模式，尽管成像分辨率得到很大提升，但是成像速度较慢。(2)装置集成化与轻量化。高效的桌面式近场THz成像系统能够助力此项技术得以推广。(3)样品多样性。目前，nm量级THz近场成像技术主要被应用于材料学研究，未来可以充分发挥THz辐射优势，将检测样品扩展至生物大分子甚至活体。(4)大范围成像。未来可以在平衡成像质量与成像速度前提下，实现nm量级大范围样品成像。综上所述，本文概括了超分辨近场成像技术的多个技术指标，分别是空间分辨率、时间分辨率、相位分辨能力、成像速度、成像对比度和装置复杂性。在保证空间分辨率的前提下，提升其他技术指标仍然任重而道远。

近年来，随着石墨烯及其优异的光、电等性质的不断发现，二维层状材料成为了目前材料领域的研究热点，受到了国内外研究者的广泛关注。其二维层状材料的层内以强的共价键或离子键结合而成，而层与层之间依靠弱的范德华力堆叠在一起形成一类新型材料。由于层间弱的相互作用力，在外力的作用下，层与层很容易相互剥离，从而可以形成二维层状材料。进一步，二维层状材料在晶格不匹配和方法不兼容的情况下，也非常容易和截然不同的原子层混合和匹配，从而衍生出许多范德华异质结构。 范德华（Van der waals）材料即上述具有范德华异质结构的材料，它由弱的范德华吸引力结合的单个原子平面组成。它们显示出几乎所有在固体中发现的光学现象: 包括金属中典型的自由电子等离子体振荡，半导体中的发光/激光和激子，以及缘体中典型的强烈声子谐振。这些现象体现在被称为化激元-激发的有限光物质混合模式中。当光处于远小于其波长的纳米尺度下时，能增强相应的电场强度，导致光与物质相互作用增强，从而表现出强的非线性、作用力增大和发射/吸收增强。由金属中的电子作用形成的表面等离子激元，成了近年来研究中为突出例子。然而，还有许多其他类型的激元，包括性缘体中的声子振动，半导体激子，超导体中的Cooper对以及（反）铁磁体中的自旋谐振形成的激元。 范德华材料中各种激元种类 范德华材料拥有一整套不同的激元种类，在所有已知材料中的具有高的自由度。德国neaspec公司提供的先进近场成像方法（s-SNOM）允许化波在范德华层或多层异质结构中传播时被激发和可视化，从而被广泛应用到范德华材料激元的研究中，为研究人员对范德华材料体系中激元的激发、传播、调控等研究提供了有力的工具。另一方面，范德华材料系统中激元的优点是它们具有的电可调性。此外，在由不同的范德华层构成的异质结构中，不同种类的激元相互作用，从而可以在原子尺度上实现激元的控制。德国neaspec公司提供的纳米光谱（nano-FTIR）和纳米成像成功被研究人员用于激元的调控等研究中，通过实验证实，研究人员已经成功开启了操控激元相关纳米光学现象的多种途径。 范德华材料中激元的先进近场光学可视化成像研究 研究人员对不同的金属、半导体和缘体等范德华材料中异质结构的新奇性能进行探索，促进了对光探测器、光伏器件、LED等电子器件设计的革新，并赋予这些器件诸多意想不到的特功能。同时，德国neaspec公司也伴随国内外广大研究人员的脚步，不断升改进其近场光学成像的功能，在其先进的近场光学成像（s-SNOM）和纳米光谱研究(Nano-FTIR)的基础上，不断拓展出例如TDS-THz纳米成像、针增强拉曼（TERS）、光诱导成像等新的技术，从而为广大研究人员提供强有力的研究工具和技术支持。参考文献 Basov,D. N et. al Polaritons in van der Waals materials, Science,354, aag1992 (2016). DOI: 10.1126/science.aag1992 相关产品链接太赫兹近场光学显微镜 — THz-NeaSNOM http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C270098.htm德国Neaspec纳米傅里叶红外光谱仪 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C194218.htm超高分辨散射式近场光学显微镜 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C170040.htm

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度，在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制，红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上，因此无法用于观测纳米尺度的物体。近几年，我们开发了红外被动近场显微成像技术，通过探测物体表面的近场辐射从而极大地突破红外衍射极限限制，将红外温度探测及成像从传统的微米尺度拓展到了纳米尺度。本文将介绍红外被动近场显微成像技术的基本原理，以及基于此可实现的物体表面近场辐射探测与红外超分辨温度成像研究。近场辐射我们首先从黑体辐射的本源入手。如图1（a）所示，绝大多数物体内部都包含大量带正电荷和负电荷的粒子，这些带电粒子永远不会静止不动，而是一直处于随机扰动状态（热运动）。我们所熟知的热辐射就源自物体内部的这种带电粒子热运动，辐射特征可由普朗克黑体辐射定律描述。但鲜为人知的是，物体内的电荷扰动不仅在距离物体辐射波长尺度以外的区域产生红外热辐射（远场辐射），而且在物体近表面处会生成一种能量密度极高的表面扰动电磁波（以倏逝波形式存在），可称之近场辐射。理论很早就预言了这种表面电磁波（近场辐射）的存在，并发现针对远场辐射所建立的认知及规律（如普朗克辐射定律等）将不再适用于近场辐射，但相关实验研究由于探测难度极高而一直未有明显突破。2009年，美国麻省理工学院和法国CNRS的研究组取得重要进展，先后在实验上验证了纳米尺度下近场辐射热传输效率可远超黑体辐射极限。尽管该实验验证了物体表面近场倏逝波的存在，但相关物理现象仍然缺少更直接的实验手段对其进行更进一步的研究。图1 物体表面存在的近场辐射及其探测方式 （a）物体表面存在的远场辐射及近场辐射；探针调制技术：（b）当探针远离样品时不会散射物体表面的近场倏逝波、（c）当探针靠近物体近表面时可以散射近场倏逝波；（d）红外被动近场显微镜（SNoiM）的示意图红外被动近场显微镜（SNoiM）的实验原理及其应用SNoiM技术的实验原理物体表面的近场辐射由于其倏逝波特性（即强度随着远离物体表面急剧衰退）而难以探测。在SNoiM中，利用扫描探针技术有效地解决了这一问题。如图1（b）所示，当不引入纳米探针（或探针远离物体表面）时，物体近表面的近场倏逝波无法被探测，该显微镜工作于传统红外热成像模式，即仅获得其远场辐射信号。SNoiM技术的关键是，将探针靠近样品近表面（比如10 nm以内），近场倏逝波可以被针尖有效散射出来。该探测模式下，探测器所获取的样品信号中同时存在近场和远场分量。因此，通过控制探针至物体表面的间距，即可获得近场、远场混合信号（ 100 nm，称为近场模式）或单一的远场信号（ 100 nm或撤去探针，称为远场模式）。最终，利用探针高度调制及解调技术即可从远场背景中提取物体的近场信息。图1（d）展示了SNoiM系统探测近场信号的示意图。探针所散射的近场信号首先由一个高数值孔径的红外物镜进行收集。但在该过程中，无法消除来自环境、被测物体及仪器自身的远场辐射信号，它们随近场信号一同被红外物镜收集，导致被测物体微弱的近场信号湮没于巨大的远场背景辐射之中。为了最大程度降低远场背景信号，研究人员在红外物镜上方设计了一个孔径极小的共焦孔（约100 μm），通过此共焦结构可以缩小收集的光斑，有效抑制背景辐射信号。然而，即使是这样，是否有足够灵敏的红外探测器能够检测到纳米探针所散射的微弱近场信号也是一大难点。为此，本团队研发了一款超高灵敏度红外探测器，攻克了这一技术壁垒。图2（a）展示了首套SNoiM设备实物图。其中，金色圆柱腔体为低温杜瓦，内部搭载了自主研制的超高灵敏度红外探测器（CSIP）及一些低温光学组件；白色方框内为实验室内组装的基于音叉的原子力显微镜（AFM）、红外收集物镜及样品台区域，具体细节参照图2（b）、（c）。红外近场图像的空间分辨率不再受探测波长限制，而是由探针尖端尺寸决定。如图2（b）中插图所示，通过电化学腐蚀方法，可制备出形貌优良的金属（钨）纳米探针，其中，针尖直径可小至100 nm以内。图2 红外被动近场显微镜SNoiM的实物图（a）　红外被动近场显微镜SNoiM的实物图，其中搭载了超高灵敏度红外探测器；（b）AFM及红外收集物镜；插图为通过电化学腐蚀制备的金属（钨）纳米探针；（c）探针与样品的显微照片基于SNoiM的超分辨红外成像研究利用SNoiM技术探测物体表面的近场辐射可极大突破红外衍射极限，实现超分辨红外成像。首先以亚波长金属结构的成像结果为例进行展示。图3（a）为Au薄膜样品在普通光学显微镜下所拍摄的图像。其中，亮金色区域为Au薄膜（约50 nm厚），其他区域为SiO2衬底。使用SNoiM系统可同时获取该样品的远场和近场红外图像（获取远场图像时只需将探针挪离样品表面）。如图3（b）所示，由于成像波长较长（ ~ 14 μm），远场红外图像的分辨率远不如普通光学显微图像。比如，Au与衬底（SiO2）的边界无法清晰区分以及中间细小金属条状结构无法识别等（图中黑色虚线所示）。然而，在相同探测波长下，如图3（c）所示的近场红外图像则展现了超高的空间分辨率，其图像清晰度可完全与普通光学显微镜所获取的图像相比拟。为了进一步理清上述三种显微成像技术的区别，图3示意图中给出了探测到的信号来源：对于光学显微图像，其信号来自于可见光的反射。由于金属的反射能力较强，因而Au上的信号远比SiO2强。可见光波长范围为400~760 nm，因而光学显微镜可清晰分辨该样品表面的细微结构。远场红外成像不依赖于外界光源照射，直接通过红外物镜收集物体自身所发射出来的辐射信号，并对其进行成像。在探测波长为14μm情况下，受衍射极限的限制，系统的实际空间分辨率也只有约14μm。近场红外成像则检测探针尖端所散射的样品表面近场辐射信号，因此不受远场光学衍射极限限制，可获得超分辨红外图像（图3c）。图3 样品Au（SiO2衬底）的几种显微图像及成像原理示意图：（a）光学显微、（b）远场红外和（c）近场红外另外，值得注意的一点是，图3（c）所示的红外近场图像不仅仅在分辨率上有所提高，而且在金属与衬底的信号强度对比上出现了明显反转（由远场切换至近场后，Au由弱信号方（蓝色）转变为强信号方（红色））。针对上述现象的解释如下：远场成像时，Au是高反射物体，因此吸收红外光的能力极弱，根据基尔霍夫定律，则其红外发射率也很低。因而远场红外成像中其信号弱于衬底SiO2；而在近场成像中，室温金属（Au）中的自由电子存在剧烈的热运动（热噪声），从而在金属表面产生极强的表面电磁波，因而Au上的信号远强于SiO2。由此可见，SNoiM技术不仅突破了红外衍射极限限制，而且能够检测远场显微镜所无法探测的物理过程。基于SNoiM的微观载流子输运及能量耗散可视化研究基于SNoiM技术的另一项创新与突破在于纳米尺度下通电器件中微观载流子输运及局域能量耗散的直接可视化。值得指出，SNoiM所检测的近场辐射信号来自于物体近表面的传导电子，因此其成像结果所反映的是物体表面的局域电子温度（Te）。目前仅SNoiM技术可实现纳米尺度下电子温度分布的直接成像。下面将以通电微小金属线（NiCr合金）为例进行说明。图4（a）为NiCr金属线的光学显微图像（上）及其通电后的红外远场热图像（下）。红外远场成像检测通电器件的远场辐射，从而估算出器件的表面温度。比如，器件中心处出现明显热斑，该处温度最高，表明电流流经微小弯曲金属线时能量耗散最大。而受衍射极限限制，远场红外热成像无法分辨微小金属线（宽度约3.3 μm）上不同区域的温度分布，因此无法有效反映微观尺度上载流子的能量耗散特性。与之相比，近场红外热成像则可清晰展示器件中心区域微观载流子的输运及能量耗散行为。如图4（b）所示，当电流经过器件凹形弯折区时，近场红外热成像下，该区域内存在极其不均匀的温度分布，而且在凹形内侧出现显著热斑。该现象表明，通电NiCr器件的凹形区内存在非均匀局部焦耳热，且内侧区域电子能量耗散最大，这是由于电流的拥挤效应所造成的。此外，该温度分布图像似乎表明，通电时，载流子倾向于避开直角拐角处，并趋于沿着U形路径分布。为验证这一猜想，该实验进一步设计了中心区域呈U形弯折的通电NiCr金属线，并对其进行了近场红外热成像表征。图4（c）显示，U形区域温度均匀分布，无明显局域热斑，这表明载流子倾向于沿着U形路径均匀输运。基于SNoiM纳米热分析研究而提出的新设计大大缓解了电流拥挤效应可能对器件造成的局部热损伤，具有重要的指导意义。图4 NiCr金属线在不同测试模式下的红外热成像结果：（a）通电金属线显微图像及远场热成像；器件弯折区域分别为（b）凹形、（c）U形的扫描电镜图像及超分辨红外近场热成像

表面等离子体光刻（Plasmonic lithography）作为一种近场成像技术，具有可打破衍射极限的特性，能够为发展高分辨率、低成本、高效、大面积纳米光刻技术提供重要方法和技术途径，是下一代光刻技术的主要候选方案之一。目前，虽然已通过实验验证表面等离子体光刻可以满足微纳制造领域对14 nm及以下技术节点分辨率的要求，但随着集成电路特征尺寸的进一步缩小，严重的近场光学邻近效应（Near-field optical proximity effect，near-field OPE）不仅会降低曝光图形的分辨率，而且会增大曝光图形的失真现象，造成纳米器件物理性能及电学特性的偏差，进而影响到产品的功能和成品率，限制了表面等离子体光刻技术的实际应用性。为满足集成电路中对纳米结构器件的尺寸及质量的高性能要求，有效地解决表面等离子体光刻技术中存在的near-field OPE问题，中国科学院大学集成电路学院教授韦亚一课题组通过对表面等离子体光刻特有的近场增强效应进行定量表征，从物理根源上揭示了near-field OPE的产生机理，以及倏逝波（Evanescent waves）复杂的衰减特性和场分布的不对称性对曝光图形边缘特征尺寸的影响，并从光刻参数与表征光刻图形保真度的指标之间的数学关系出发，通过对曝光剂量和目标图形的联合优化，提出了基于倏逝波场强衰减特性进行空间调制的近场光学邻近效应矫正（Near-field optical proximity correction，OPC）的优化方法。相比于传统的OPC优化方法，该方法能够实现对近场高频倏逝波信息的空间调制，可提高优化自由度，能够更有效地提高表面等离子体光刻系统的成像及曝光图形质量，为批量生产低成本、高分辨率和高保真度的任意二维纳米图形奠定了技术基础，并为微纳米光刻加工技术的发展提供了理论支持。 3月30日，相关研究成果以Enhancement of pattern quality in maskless plasmonic lithography via spatial loss modulationh为题，发表在Microsystems & Nanoengineering上。研究工作得到中科院和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目的支持。

表面等离子体光刻（Plasmonic lithography）作为一种近场成像技术，具有可打破衍射极限的特性，能够为发展高分辨率、低成本、高效、大面积纳米光刻技术提供重要方法和技术途径，是下一代光刻技术的主要候选方案之一。目前，虽然已通过实验验证表面等离子体光刻可以满足微纳制造领域对14 nm及以下技术节点分辨率的要求，但随着集成电路特征尺寸的进一步缩小，严重的近场光学邻近效应（Near-field optical proximity effect，near-field OPE）不仅会降低曝光图形的分辨率，而且会增大曝光图形的失真现象，造成纳米器件物理性能及电学特性的偏差，进而影响到产品的功能和成品率，限制了表面等离子体光刻技术的实际应用性。为满足集成电路中对纳米结构器件的尺寸及质量的高性能要求，有效地解决表面等离子体光刻技术中存在的near-field OPE问题，中国科学院大学集成电路学院教授韦亚一课题组通过对表面等离子体光刻特有的近场增强效应进行定量表征，从物理根源上揭示了near-field OPE的产生机理，以及倏逝波（Evanescent waves）复杂的衰减特性和场分布的不对称性对曝光图形边缘特征尺寸的影响，并从光刻参数与表征光刻图形保真度的指标之间的数学关系出发，通过对曝光剂量和目标图形的联合优化，提出了基于倏逝波场强衰减特性进行空间调制的近场光学邻近效应矫正（Near-field optical proximity correction，OPC）的优化方法。相比于传统的OPC优化方法，该方法能够实现对近场高频倏逝波信息的空间调制，可提高优化自由度，能够更有效地提高表面等离子体光刻系统的成像及曝光图形质量，为批量生产低成本、高分辨率和高保真度的任意二维纳米图形奠定了技术基础，并为微纳米光刻加工技术的发展提供了理论支持。 3月30日，相关研究成果以Enhancement of pattern quality in maskless plasmonic lithography via spatial loss modulationh为题，发表在Microsystems & Nanoengineering上。研究工作得到中科院和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目的支持。 论文链接 近场光学邻近效应对表面等离子体光刻曝光结果的影响及基于高频倏逝波信息空间调制式的OPC优化方法

p　　4月6日上午，由国家自然科学基金委组织、中国科学技术大学教授陆亚林承担的国家重大科研仪器研制项目“太赫兹近场高通量材料物性测试系统”项目启动会在中国科大召开。启动会后，联席召开了管理工作组和监理组会议。/pp　　管理工作组专家组组长由清华大学教授、中科院院士南策文担任。/pp　　国家自然科学基金委工程与材料学部副主任车成卫宣布项目正式启动，并指出了设立国家重大科研仪器研制项目的重要意义。同时，他就国家重大科研仪器研制项目的定位、要求、设想、管理体制、项目管理部门、项目组织部门和项目依托单位职责等进行了说明。/pp　　中国科大副校长朱长飞代表依托单位致辞，表示中国科大将大力支持该项目实施。/pp　　在中科院院士南策文的主持下，管理工作组和监理组听取了项目负责人陆亚林所作的有关项目总体工作安排以及2017年度计划的项目启动工作详细报告。随后，三位分总体负责人也就各自负责的分总体工作安排作了报告。/pp　　报告完成后，与会专家和负责人与项目组成员就项目工作安排、项目组织实施、可能面临的关键问题及技术难点等进行了热烈交流和讨论，对项目实施提出了建设性意见和建议。大家强调，项目实施过程中应重点关注系统集成的难度，充分运用多种方式研究各分系统间的相互干扰问题，做好风险防控 项目设计和研制过程中要注重仪器研制与重大科学问题的关联，充分考虑仪器的稳定性、可靠性和实用性 项目依托单位应进一步加强对项目组在人力、物力、基础条件等方面的支持。/pp　　最后，管理工作组和监理组经过讨论和现场考察后认为，项目立项目标明确，总体设计方案合理，五年研制计划可行 2017年度工作计划具体，组织实施管理办法可靠 项目承担单位具有很好的学科支撑条件和先进的公共科研设施，为该项目的实施提供了良好的工作平台。管理工作组和监理组认为，该项目具备了启动研制工作的充分条件，一致同意尽快启动该仪器的研制工作。/pp　　“太赫兹近场高通量材料物性测试系统”于2016年11月获批实施，期限自2017年1月起，至2021年12月。项目目标为研制一套全新的太赫兹近场高通量材料物性测试系统，系统将通过集成可调谐预聚束太赫兹自由电子激光与宽谱脉冲光源、探针和样品双扫描模式等核心技术，实现在可控温度、矢量磁场、电场等条件下对功能材料在宽太赫兹谱段范围的复光学常数的高空间时间分辨、高灵敏测量，并通过复光学常数与功能材料的特征物性之间的共性关联，揭示与之直接关联的功能材料特征物性，可以实施材料物性精密测量和快速材料筛选，仪器研制成功后有望在材料基因组工程、功能材料等方面的研究上获得重要应用，对进一步发现新材料将起到十分重要的作用。/ppbr//p

来自中国科学院物理研究所、国家纳米科学中心等单位的科研人员，通过研究三层石墨烯的菱形堆垛结构发现，在菱形堆垛三层石墨烯中，电子和红外声子之间具有强相互作用，这有望应用于光电调制器和光电芯片等领域。相关研究成果在线发表于《自然通讯》杂志。近年来，三层石墨烯引发了研究人员的广泛关注。通常，三层石墨烯可呈现出两种不同的堆叠几何构型，分别是菱形堆垛和Bernal堆垛。“这两种堆垛的三层石墨烯具有完全不一样的对称性和电子特性，比如中心对称的菱形堆垛的三层石墨烯具有位移电场可调的能隙，并可展现出一系列Bernal堆垛三层石墨烯不具有的关联物理效应：莫特绝缘态、超导和铁磁等。”论文共同通讯作者、中国科学院物理研究所研究员张广宇说。 三层石墨烯中堆垛相关的电声耦合示意图。受访者供图如何理解三层石墨烯菱形堆垛中的这些独特关联物理效应，已成为当前重要研究前沿之一。此次，科研人员通过栅电压可调的拉曼光谱和激发频率依赖的近场红外光谱，发现了菱形堆垛三层石墨烯中电子和红外声子之间具有强相互作用。“我们提出了一种简单、无损、高空间分辨的近场光学成像技术，不仅可以鉴别石墨烯的堆垛次序，还可以探索电子—声子强相互作用，这为将来多层石墨烯以及转角石墨烯的研究提供坚实基础。”论文共同通讯作者、国家纳米科学中心研究员戴庆说。据悉，这项研究为理解菱形堆垛的三层石墨烯中的超导和铁磁等物理效应提供了新的视角。同时，它也为新一代光电调制器和光电芯片的设计提供了相关材料研究的基础。

英国国家物理实验室（NPL）和曼彻斯特大学建立了新的联合设施——散射扫描近场光学显微镜（s-SNOM）。该设施位于英国曼彻斯特大学，能够在宽温度范围内为产业界提供纳米级、非接触、非破坏性近红外和可见光波长的多功能光电表征。该设施能够提供详细纳米级信息的能力，对于增强或实现依赖于各种低维和纳米工程材料及其光电特性的量子技术至关重要。通过该设施，NPL和曼彻斯特大学将为英国工业界提供纳米光电子学和纳米光子学量子技术方面的战略竞争优势。预计这些技术对于未来十年的数字基础设施、医疗保健、能源和环境以及英国的安全和恢复能力至关重要。

项目编号：SDDX-SDLC-GK-2022025项目名称：山东大学高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统项目预算金额：330.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：330.0000000 万元（人民币）采购需求：高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统，亟需购置。具体内容详见招标文件。标段划分：划分为1包。合同履行期限：质保期国产设备3年，进口设备1年。本项目( 不接受 )联合体投标。5、（进口）20221226-025-山东大学高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统（发售稿）.pdf

项目编号：SDDX-SDLC-GK-2022025项目名称：山东大学高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统项目预算金额：330.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：330.0000000 万元（人民币）采购需求：高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统，亟需购置。具体内容详见招标文件。标段划分：划分为1包。合同履行期限：质保期国产设备3年，进口设备1年。本项目( 不接受 )联合体投标。5、（进口）20221226-025-山东大学高分辨多模态近场纳米光学原子力成像系统（发售稿）.pdf

p　　近日，中国科学院重庆绿色智能技术研究院太赫兹技术研究中心在生物大分子太赫兹近场成像光谱仪研究中获得进展，相关结果以《基于扫描探针显微镜的近场超空间分辨指纹光谱技术研究现状》为题在《红外与毫米波》期刊上进行发表。/pp　　在中国科学院科研装备项目的支持下，该团队开展了生物大分子太赫兹成像光谱仪的研制工作，欲利用金属化纳米探针在纳米级针尖附近形成的局域增强太赫兹波来照射生物大分子，从而能突破光学衍射极限实现对纳米级大小的生物大分子进行成像。/pp　　目前，该研究利用可见的氦氖激光对不可视太赫兹波主体光路(图1)的准直、聚焦状态进行精准的辅助调节，已完成了对近场太赫兹波信号相干放大的迈克尔逊干涉仪的调试，实现了利用外部信号发生器来驱动金属化原子力探针在垂直方向做周期的机械运动，获得了金属化原子力探针与铝基底的太赫兹光谱(图2)。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="FLOAT: none" title="111.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/88d7a724-d2b9-455e-9c3f-828584592b50.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center" /pp style="TEXT-ALIGN: center"　　图1 基于连续波太赫兹源的太赫兹近场成像系统原理图/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 549px FLOAT: none HEIGHT: 416px" title="222.jpg" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/942e5038-8282-4a4d-865f-c824014c3659.jpg" width="549" height="416"//pp style="TEXT-ALIGN: center"　　图2 金属探针与铝基底的太赫兹光谱/pp/p

一、项目基本情况项目编号：0664-2360SUMECTY005D（SEU-ZB-230698）项目名称：东南大学理科平台低温散射式扫描近场光学显微镜采购预算金额：1500.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：1460.000000 万元（人民币）采购需求：东南大学理科平台采购低温散射式扫描近场光学显微镜1套，主要技术参数：低温散射型扫描近场光学显微镜平台1.1基于低温AFM的无孔径近场扫描显微镜系统。冷却系统需基于一个完全阻尼且封闭循环低温恒温器，保证底板温度 20 K，并集成到光学平台中。通过自动低温恒温器操作来调节，可变温度范围需满足10k T 300k。XY扫描级的开环扫描范围不小于30 × 30µm @ 300K，不小于24 × 24µm @10K。要求低温AFM测量的形貌噪声 1nm (RMS) @10K。1.2低温AFM需基于轻敲模式AFM技术，通过基于轻敲振幅的AFM反馈进行形貌成像。悬臂偏转的读取需基于光学杠杆原理，采用激光二极管反射在悬臂背面，由光象限二极管读取。最高限价：人民币1460万元整（不含外贸代理费）本项目接受进口产品。本项目所属行业：工业。合同履行期限：境外产品：开具信用证后10个月设备安装调试合格。境内产品：自合同签订之日起30天内到货并安装调试合格。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2024年01月02日 至 2024年01月08日，每天上午9:00至11:00，下午14:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：微信公众号“苏美达达天下”方式：在线获取（详见补充事宜）售价：￥600.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：东南大学　　　　　地址：南京市玄武区四牌楼2号　　　　　　　　联系方式：技术咨询：电子科学与工程学院：骆老师 电话：19852843441； 实验室与设备管理处：刘老师 电话：025-83792693　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：苏美达国际技术贸易有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：南京市长江路198号苏美达大厦5楼502室　　　　　　　　　　　　联系方式：杨 扬 025-84532455、葛晓菲025-84532451　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：葛晓菲电　话：　　025-84532451

项目编号：CLF0123GZ00ZC63项目名称：华南理工大学纳米红外光谱及近场光学显微镜预算金额：620.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：620.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1纳米红外光谱及近场光学显微镜一套纳米红外光谱及近场光学显微镜主要用于对样品表面形貌、纳米力学、纳米热学、以及微纳米尺度的化学成分分布进行表征，可获得微纳米材料的红外吸收光谱，并且可以得到微纳米尺度上的化学成分分布图。620经政府采购管理部门同意，本项目（纳米红外光谱及近场光学显微镜设备）允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为：工业合同履行期限：国内供货：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；境外供货（可办理免税）：收到信用证后（300）天内。本项目( 不接受 )联合体投标。对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名称：华南理工大学地址：广州市天河区五山路381号联系方式：文老师 020-871129622.采购代理机构信息名称：采联国际招标采购集团有限公司地址：广州市环市东路472号粤海大厦7、23楼联系方式：陈女士 020-87651688转分机132或1303.项目联系方式项目联系人：陈女士电话：020-87651688转分机132或130

近日，中科院合肥物质院健康所杨良保研究员课题组在单颗粒纳米腔中最终近场增强极限的探测方面取得进展，相关成果发表在国际顶级期刊Nano Letters上，并且被选为当期正封面(图1)。 　　杨良保研究员团队一直从事表面增强拉曼光谱(SERS)检测方法的研究，取得了一系列研究成果。由于SERS检测技术强烈依赖于等离子体场强，在不断创新和发展SERS检测技术过程中，发现纳米尺度下的近场强度分布不均 (Siyu Chen, Liangbao Yang et. al., J. Am. Chem. Soc., 2022, 144,29,13174-13183)。在此研究基础上，团队一直在追求追求使用相邻金属纳米间隙来实现更大的电磁增强，以促进光与物质的相互作用。但纳米间隙的减小会造成量子隧穿效应的出现，这对于 SERS 检测来说是很不利的。因此，对主动控制电子隧穿量子效应的研究非常必要的。 　　鉴于此，杨良保课题组利用单层h-BN形成的高隧穿势垒主动阻断电子隧穿效应，通过探测单颗粒纳米腔中h-BN本征SERS强度定量探测经典框架内最终的近场增强极限(图2左)。该研究通过热电子隧穿量子计算以及层数依赖的散射光谱实验等，均证明了单层h-BN阻挡了电子隧穿。研究通过SEM-SERS同区域成像获得的最大SERS增强因子，将这些实验结果与经典电磁模型与量子校正模型获得的计算结果进行比较，发现了经典电磁模型确实较好地符合实验数据，实现了经典框架内最终的近场增强极限的探测(图2右)。该工作有助于进一步剖析等离子体增强中的量子力学效应等，为量子等离子体学和纳米隙光动力学提供了重要指导。 　　该工作的第一作者为健康所2019级博士生陈思雨。该项研究受到中国科学院科研仪器装备开发项目、国家自然科学基金、安徽省自然科学研究项目等资助。图1 Nano letters的正封面图2 (左) 设计了一个独特的纳米腔，用单层 h-BN 作为电子隧穿屏障和 SERS 探针，在埃级尺寸的间隙内，通过 h-BN 本征 SERS 强度探测纳米腔中最终近场增强极限 (右) 实验测量和模拟的体平均 SERS增强因子随间隙大小 (h-BN层数)的变化。

项目编号：CLF0122GZ18ZC69-2项目名称：拉曼-扫描近场光学联用显微镜（二次）预算金额：300.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：300.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）单价最高限价万元（人民币）1拉曼-扫描近场光学联用显微镜1激发波长：532nm TEM00单频激光器，功率≥75 mW 光谱仪与检测器系统：光谱仪焦长：≥300 毫米；同时配备光栅，包括150, 600及1800刻线, 可实现软件控制全自动切换，无需手动更换光栅，单窗口可覆盖（3700 cm-1）。300经政府采购管理部门同意，本项目 拉曼-扫描近场光学联用显微镜（二次） 允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品，具体详见采购需求。合同履行期限：国内供货：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；境外供货：办理免税证明后180天内。本项目( 不接受 )联合体投标。

表面声子极化激元(SPhPs)是由红外光和光学声子之间的耦合产生的，被预测有助于沿极性薄膜和纳米线的热传导。然而，迄今为止的实验工作表明SPhPs的贡献非常有限。近日，美国范德比尔特大学Deyu Li教授研究团队通过测量没有覆盖Au金属层和覆盖了Au金属层的3C-SiC纳米线的样品的热导率，成功证实了SPhPs对其热导率大小的影响。由SPhPs的预衰减所引起的热传导增加甚至超过了兰道尔基于玻色-爱因斯坦分布所预测极限的两个数量级。这进一步揭示了SPhPs对材料热导率的显著影响，也打开了通过SPhPs调节固体中的能量传输的大门。文章以《Remarkable heat conduction mediated by non-equilibrium phonon polaritons 》为题，发表于Nature 期刊上。 本文中，研究者通过分辨率优于10 nm的近场光学显微镜对其手中的两类纳米线进行了表征。其中S1为缺陷较小的纳米线，而S2则为层错较多的纳米线。通过对纳米线进行865 cm-1中红外激光的赝外差成像（SNOM），研究者成功获得了两类纳米线的纳米级相位成像。如下图所示，在层错较多的Sample S2中，SPhPs的传播衰减非常迅速。而在结构缺陷较少的S1， 这种衰减则要小得多。Sample S1： Sample S2： 随后，作者通过将德国Neaspec公司的散射式近场光学显微镜（s-SNOM）和纳米傅里叶红外光谱仪Nano-FTIR联用，沿下图图a中的箭头方向对S1采集了610 - 1400 cm-1波数范围内的光谱。这一范围已经包括了3C-SiC纳米线全部的剩余射线谱带。其中对TO 和 LO 频率的较强振幅反馈和这种反馈沿箭头方向的衰减进一步证明了SPhPs在S1中的存在。以上结果表明层错的存在是使其成为SPhPs散射的决定性因素，而这种因素与温度的变化并不相关，进一步证明了在S1中，SPhPs是导致热导率变化的决定性因素。 值得注意的是，为了测量SNOM和Nano-FTIR，两类纳米线都被放置在了300 nm厚的SiO2薄膜基底上，相比单独存在的纳米线，放在SiO2薄膜基底上的两类样品的SPhPs的传播距离都大大减小，而信号衰减速度大幅增加，这对设备采集信号的信噪比和光学成像的空间分辨率都提出了更高的要求。 文中使用的散射式近场光学显微镜（s-SNOM）和纳米傅里叶红外光谱仪Nano-FTIR能够在10 nm的空间分辨率下实现对材料的红外光谱表征，且得到的光谱能与传统FTIR，ATR-IR的红外光谱一一对应。同时，该技术具有无损伤、无需染色标记、快速且适用性广等优点，为本实验的红外及光学成像等研究起到了关键性作用。 neaspec散射式近场光学显微镜（s-SNOM）及纳米傅里叶红外光谱仪Nano-FTIR 综上所述，通过使用Neaspec近场光学显微镜，研究者建立并证明了SPhPs传播和材料热导率变化的关联性。也为将来通过SPhPs调节固体材料的热传导提供了可能性。这种调节可以在很多薄膜材料中抵消尺寸效应并改进固态器件的设计。参考文献：[1]. Pan, Z., Lu, G., Li, X. et al. Remarkable heat conduction mediated by non-equilibrium phonon polaritons. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06598-0

氧化物界面处的二维电子体系（2DES）做为一个特的平台，将典型复合氧化物、强电子相关的物理特性以及由2DES有限厚度引起的量子限域集成于一体。这些特的性质使其在电子态对称性、载流子的有效质量和其它物理特性方面与普通半导体异质结截然不同，可以产生不同于以往的新现象。然而氧化物界面多掩埋于物质间使其难以探测，为探究其局限2DES需要一个无创并且具有很高空间分辨率的表征技术，如果还能提供一个较宽范围内温度变化的平台将大地推进该领域的研究。通常光学显微镜可用于上述研究，其中，远场的探测技术由于受到波长和衍射限的限制缺乏空间分辨率，而红外波段的光束探测传导电子的Drude反应分辨率仅有几个微米的量，无法满足测试需求，而利用散射式近场光学显微镜(s-SNOM)可以克服这一限制，使其具有10-20 nm的空间分辨率并获得光响应信号中的强度和相位信息。近期，Alexey B. Kuzmenko团队在Nat. Commun.上获得新进展，他们利用s-SNOM来研究从室温下降到6K时LaAlO3/SrTiO3界面的变化情况，从近场光学信号，特别是其中的相位分量信息可以看出对于界面处的电子系统的输运性质具有其高的光学敏感度。这一模型说明了2DES敏感性来源于AFM针和耦合离子声子模型在很小穿透深度下的相互作用，并且该模型可以定量地将光信号的变化与冷却和静电选通控引起的2DES传输特性的变化相关联，从而提供操控光学信息的有效手段。从利用s-SNOM得到的实验结果和建立的模型结果来看，二者之间具有很好的拟合，这一结果说明了电子声子相互作用对于在零动量时的表面声子离子模型的散射化吸收具有至关重要的作用。 图1：2DES中近场信号对温度和频率的关联性图2：在低温条件6K下，静电选通对于电子输运和近场信号的影响 [参考文献]Alexey B. Kuzmenko, High sensitivity variable-temperature infrared nanoscopy of conducting oxide interfaces, Nat. Commun., 2019,10,2774.

项目编号：OITC-G220311704项目名称：中国科学院大连化学物理研究所近场扫描光学显微镜采购项目预算金额：220.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：220.0000000 万元（人民币）采购需求：包号设备名称数量简要用途交货期最高限价交货地点是否允许采购进口产品1近场扫描光学显微镜1套详见采购需求合同签订后6个月内220万元人民币中国科学院大连化学物理研究所是 合同履行期限：合同签署后6个月内到货本项目( 不接受 )联合体投标。

近年来，范德瓦尔斯（vdW）材料中的表面化激元(SP)研究，例如等离化激元、声子化激元、激子化激元以及其他形式化激元等，受到了广大科研工作者的关注，成为了低维材料领域纳米光学研究的热点。其中，范德瓦尔斯原子层状晶体存在特的激子化激元，可诱导可见光到太赫兹广阔电磁频谱范围内的光学波导。同时，具有较强的激子共振可以实现非热刺激（包括静电门控和光激发）的光波导调控。 前期的众多研究工作表明，扫描近场光学显微镜（SNOM）已经被广泛用于稳态波导的可视化表征，非常适合评估范德瓦尔斯半导体的各向异性和介电张量。 如上所述，范德瓦尔斯材料中具有异常强烈的激子共振，这些激子共振能产生吸收和折射光谱特征，这些特征同样被编码在波导模式的复波矢量qr中，鉴于范德瓦尔斯半导体在近红外和可见光范围内对ab-平面的光学化率有重大影响，因此引起了人们的研究兴趣。 2020年7月，美国哥伦比亚大学Aaron J. Sternbach和D.N. Basov教授等研究者在Nature Communications上发表了题为：”Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides”的研究文章。研究者以范德瓦尔斯半导体中的WSe2材料为例，利用德国neaspec公司的纳米空间分辨超快光谱和成像系统，通过飞秒激光激发研究了WSe2材料中光波导在空间和时间中的电场分布，并成功提取了飞秒光激发后光学常数的时间演化关系。同时，研究者也通过监视波导模式的相速度，探测了WSe2材料中受激非相干的A-exciton漂白和相干的光学斯塔克（Stark）位移。 原文导读： ① 在纳米空间分辨超快光谱和成像（tr-SNOM）实验中（图1，a），研究者先将Probe探测光（蓝色）照到原子力显微镜（AFM）探针的点上，从探针点（光束A）散射回的光被离轴抛物面镜（OAPM）收集并发送到检测器。同时，WSe2材料的中的波导被激发并传播到样品边缘后，进而波导被散射到自由空间（光束B）。二个Pump泵通道（红色）可均匀地扰动样本并改变波导的传播。 通过在WSe2/SiO2界面处的近场tr-SNOM的振幅图像（图1b）可明显观察到约120 nm厚WSe2材料边缘（白色虚线）处形成的特征周期条纹—光波导电场分布。研究者进一步通过定量分析数据，分别获取了稳态和光激发态下，WSe2中波导的光波导的相速度q1,r和q1,p。图1：纳米空间分辨超快光谱和成像系统对WSe2材料中光波导的纳米成像结果。a:实验示意图（蓝色为Probe光，红色为Pump光）；b：近场纳米光学成像 c: 在稳态下，WSe2边缘的近场光学振幅图像；d: 光激发态下，延迟时间 Δt=1ps的WSe2边缘的近场光学振幅图像；e: 分别对c、d进行截面分析，获取定量数据。Probe探测能量，E=1.45 eV ② 研究者通过变化Probe探测能量范围（1.46–1.70 eV）及其理论计算成功获取了WSe2晶体稳态下的色散关系和理论数据显示A-exciton所对应的能量。图2：WSe2晶体稳态动力学的时空纳米成像研究。a: 不同Probe能量的近场光学振幅；b: 傅里叶变换（FT）分析 c: Lorentz拟合的WSe2块体材料介电常数面内组成；d: 基于Lorentz模型理论计算的能量动量分布（吸收光谱）。Probe探测能量，E 1.46–1.70 eV。 ③ 为了进一步研究光激发下WSe2中波导的色散和动力学，研究者进一步在90 nm的WSe2材料上，通过探测能量E = 1.61 eV，泵浦能量E = 1.56 eV，泵浦功率1.5 mW的实验条件进行了一列的纳米空间分辨超快光谱和理论研究。研究结果表明（图3a,b），研究者成功获取到了不同延迟时间Δt与δq2和δq1的关系。结果表明：光激发后的个ps内，虚部q2（图3a）突然下降（δq20）并迅速恢复。另一方面，理论计算结果（图3，c）显示了在A-exciton附近（黑色虚线箭头），初始能量Ex处，稳态（黑色虚线）和激发态A-exciton能量Ex’（蓝色箭头）分别的色散关系。 为了弄清各种瞬态机制，微分色散关系被研究者引入。先，研究者定义了微分关系：δqj=qj,p – qj,r，（j=1,2 分别代表波矢的实部和虚部，p, pump激发态，r 稳态）。研究者的理论及实验微分色散关系结果（图3 d、e）成功显示了光诱导转变中A-exciton的动力学行为。结果表明：A-exciton附近微分色散的特征是由两个伴随效应引起的：（i）仅在Δt=0时观察到的A-exciton的7 meV蓝移； （ii）A-exciton的漂白（定义为光谱频谱展宽和/或振荡强度降低（见图3d）。 趋势（i）在1 ps内恢复，与抑制耗散的动力学一致（图3a）。因此，研究者得出结论，A-exciton共振的瞬态蓝移是由于相干的光诱导过程所引起。 趋势（ii）持续时间更长，因此归因于非相干激子动力学。图3：WSe2中波导模的微分色散和动力学研究。a: δq2与Δt曲线；b: δq1与Δt曲线 c: 平衡和非平衡条件下洛伦兹模型计算的色散关系；d: 理论微分色散关系；e: 实验微分色散关系 综上所述，波导的瞬态纳米超快成像使我们能够以亚皮秒（ps）时间分辨率来量化光诱导变化的WSe2光学特性。研究者在WSe2上成功观察到了光诱导相速度的大幅变化，这表明所观察到的效应可能在范德瓦尔斯半导体中普遍存在。此外，研究者的研究结果表明，我们可以按需调谐范德瓦尔斯半导体的光学双折射行为。另一方面，研究者的工作开创性地发展了利用tr-SNOM探测超快激子动力学的工作，并为利用波导作为定量光谱学工具研究纳米光诱导动力学铺平了道路。研究者认为这种超快泵浦探测方法的高空间和时间分辨率，可能同样适用于新奇拓扑材料中的边缘模式和边缘效应的研究。 neaspec公司利用十数年在近场及纳米红外领域的技术积累，开发出的全新纳米空间分辨超快光谱和成像系统，其Pump激发光可兼容可见到近红外的多组激光器，Probe探测光可选红外（650-2200 cm-1）或太赫兹（0.5-2 T）波段，实现了在超高空间分辨（20 nm）和超高时间分辨（50 fs）上对被测物质的同时表征，可广泛用于二维拓扑材料、范德瓦尔斯（vdW）材料、量子材料的超快动力学研究。 参考文献：[1]. Aaron J. Sternbach et.al. Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides, Nature Communications , 11, 3567 (2020).

项目编号：WHCSIMC2022-1308806ZF(H)项目名称：武汉大学散射式-近场光学高精度显微镜、电感耦合等离子体质谱、热重-红外-气相色谱质谱联用仪、有机无机样品预处理系统采购项目预算金额：1645.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：1645.0000000 万元（人民币）采购需求：1.本次公开招标共分4个项目包，具体需求如下。详细技术规格、参数及要求见本项目招标文件第（三）章内容。第一包：（1） 项目包名称：散射式-近场光学高精度显微镜（2） 类别：货物（3） 数量：一套（4） 简要技术要求：详见招标文件第三章（5） 采购预算：900万元人民币（6）其他：本项目包接受进口设备投标第二包：（1） 项目包名称：电感耦合等离子体质谱（2） 类别：货物（3） 数量：一套（4） 简要技术要求：详见招标文件第三章（5） 采购预算：285万元人民币（6）其他：本项目包接受进口设备投标第三包：（1） 项目包名称：热重-红外-气相色谱质谱联用仪（2） 类别：货物（3） 数量：一套（4） 简要技术要求：详见招标文件第三章（5） 采购预算：320万元人民币（6）其他：本项目包接受进口设备投标第四包：（1） 项目包名称：有机无机样品预处理系统（2） 类别：货物（3） 数量：一套（4） 简要技术要求：详见招标文件第三章（5） 采购预算：140万元人民币（6）其他：本项目包里的微波消解仪、十万分之一天平、非接触式超声破碎仪接受进口设备投标.合同履行期限：第一包：交货期 ：合同签订后10个月内；质保期 ：本项目免费质量保证期要求不低于1年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。第二包：交货期 ：合同签订后120日内；质保期 ：本项目免费质量保证期要求不低于3年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。第三包：交货期 ：合同签订后 90 日内；质保期：本项目免费质量保证期要求不低于3年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。第四包：交货期 ：合同签订后60日内；质保期 ：本项目免费质量保证期要求不低于3年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。其中微波消解仪的炉腔质保：腔体5年质量保证，非人为损坏、如出现形变或腐蚀生锈，免费更换。本项目( 不接受 )联合体投标。

一、项目基本情况1.项目编号：CLF0123GZ07ZC91项目名称：华南理工大学纳米红外光谱及近场光学显微镜预算金额：620.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：620.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1纳米红外光谱及近场光学显微镜一套纳米红外光谱及近场光学显微镜主要用于对样品表面形貌、纳米力学、纳米热学、以及微纳米尺度的化学成分分布进行表征，可获得微纳米材料的红外吸收光谱，并且可以得到微纳米尺度上的化学成分分布图。620经政府采购管理部门同意，本项目（纳米红外光谱及近场光学显微镜设备）允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为：工业合同履行期限：国内供货：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；境外供货（可办理免税）：收到信用证后（300）天内。本项目( 不接受 )联合体投标。2.项目编号：0809-2341HGG14055项目名称：华南理工大学大型结构疲劳试验机采购项目预算金额：205.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：205.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1大型结构疲劳试验机1套具体详见采购需求205.00本项目（大型结构疲劳试验机）只允许采购本国产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为： 工业 交付地点：华南理工大学五山校区。合同履行期限：在合同签订后（210）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用本项目( 不接受 )联合体投标。3.项目编号：GZZJ-ZFG-2023606项目名称：华南理工大学植物活性组分高效制备系统采购项目预算金额：118.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：118.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1植物活性组分高效制备系统1套植物活性组分高效制备系统，可实现对细胞、酵母、细菌、藻类等内溶物进行高效提取，并实时监测内溶物的电导率、溶解氧、pH、温度等多项指标。设备操作便捷，稳定，能够满足食品，生物，医药等多领域研究需求。主要应用于果酒果醋果汁等食品加工；化妆品功能活性提取、活性改性；中药组分预处理等研究。人民币118万元本项目只允许采购本国产品。本项目采购标的所属行业为：工业合同履行期限：在合同签订后（90）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；本项目( 不接受 )联合体投标。4.项目编号：0809-2341HGG14046项目名称：华南理工大学超快瞬态荧光光谱仪（条纹相机）采购项目预算金额：375.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：375.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（台/套）简要技术需求或服务要求最高限价万元（人民币）1超快瞬态荧光光谱仪（条纹相机）1具体详见采购需求375.00 经政府采购管理部门同意，本项目允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为： 工业 合同履行期限：关境内货物：在合同签订后（40）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；关境外货物：办理免税证明后360天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；质保期：不少于1年。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2023年09月12日 至 2023年09月19日，每天上午9:00至12:00，下午14:00至17:30。（北京时间，法定节假日除外）地点：采联国际招标采购集团有限公司官网（http://www.chinapsp.cn/）方式：详见本招标公告“六、其他补充事宜”。售价：￥0.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：华南理工大学　　　　　地址：广州市天河区五山路381号　　　　　　　　联系方式：文老师 020-87112962　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：采联国际招标采购集团有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：广州市环市东路472号粤海大厦7、23楼　　　　　　　　　　　　联系方式：陈女士 020-87651688转分机132或130　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：陈女士/张芷华电　话：　　020-87651688转分机132或1304.采购代理机构信息名 称：广东华伦招标有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：广州市广仁路1号广仁大厦7楼　　　　　　　　　　　　联系方式：何工 020-83172166转823（hualunsibu@163.com）　　　　　　　　　　　　5.项目联系方式项目联系人：何工电　话：　　020-83172166-823

光子晶体又称光子禁带材料。从结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体，其物理思想可类比半导体晶体。通过设计，这类晶体中光场的分布和传播可以被调控，从而达到控制光子运动的目的，并使得某一频率范围的光子不能在其中传播，形成光子带隙。 光子晶体中介质折射率的周期性结构不仅能在光子色散能带中诱发形成完整的光子带隙，而且在特定条件下还可以产生一维（1D）手性边界态或具有Dirac（或Weyl）准粒子行为的奇异光子色散能带。原则上，光子晶体的概念也适用于控制“纳米光”的传播。该“纳米光”指的是限域在导电介质表面的光子和电子的一种耦合电磁振荡行为，即表面等离子体激元（SPPs）。该SPP的波长，λp，相比入射光λ0来说多可减少三个数量。如果要想构筑纳米光子晶体，我们需要在λp尺度上实现周期性介电结构，传统方法中采用top-down技术来构建纳米光子晶体，该方法在加工和制造方面具有较大的限制和挑战。 2018年12月，美国哥伦比亚大学D.N. Basov教授在Science上发表了题为Photonic crystals for nano-light in moiré graphene superlattices的全文文章。研究者利用存在于转角双层石墨烯结构（twisted bilayer grapheme, TBG）中的莫尔（moiré）超晶格结构，成功构筑了纳米光子晶体，并利用德国neaspec公司的neaSNOM纳米高分辨红外近场成像显微镜研究了其近场光导和SPP特性，证明了其作为纳米光子晶体对SPP传播的调控。 正常机械解理的双层石墨烯是AB堆叠方式，但是，当把其中的一层相对于另一层旋转一个角度，就会形成AB和BA堆叠方式相间排列的莫尔超晶格结构，AB畴区和BA畴区之间是AA堆叠方式的畴壁，如图例1A所示。如果通过门电压对该双层石墨烯施加一个垂直电场，会在AB畴区和BA畴区打开一个带隙，从AB畴区到BA畴区堆叠次序的反转连同能带结构的反转则会在畴壁上形成拓扑保护的一维边界态，如图例1C。一维边界态的存在会使得畴壁上光学跃迁更加容易，表现为畴壁上增强的光导能力。研究者通过德国neaspec公司的neaSNOM高分辨率散射式近场红外光学显微镜对样品进行近场纳米光学成像，在近场光学振幅成像中观察到了转角双层石墨烯上六重简并的周期性亮线图案，成功可视化了这种光导增强的孤子超晶格网络。从近场光学振幅成像上可以看到孤子超晶格周期长度大约为260nm，据此，研究者推断对应的转角大约为0.06°。 图例1：散射式近场光学显微镜（neaSNOM）对转角双层石墨烯（TGB）进行近场纳米光学成像研究的结果。A:实验示意图（AB,BA,和AA表示石墨烯不同堆叠类型）；B：近场纳米光学振幅成像及TEM图；C:畴壁上电子能带结构。 不仅孤子超晶格的周期性和等离激元的波长相匹配，而且之前的研究表明，双层石墨烯中的孤子对SPP具有散射行为，转角双层石墨烯中规律的孤子结构所形成的周期性散射源恰好满足了作为纳米光子晶体的条件。接下来研究孤子超晶格对SPP的光子晶体效应，实验中研究者利用neaSNOM近场光学显微镜的针作为SPP发射源，并通过改变门电压和入射光波长改变SPP的波长，在该器件上同时得到了两组近场光学振幅图和相位图(如图例2B和2C)。从图中可以看到，λp=135 nm和λp=282 nm的情况下，近场光学振幅图和相位图表现出截然不同的周期性明暗图案，这种周期性明暗分布正是SPP在孤子超晶格传播过程中干涉效应的显现，近场光学振幅图、相位图和理论计算结果显示出的吻合性。对近场光学成像的傅里叶变换使得研究者可以进入动量空间研究其光子能带结构，结合模拟计算，对光子能带结构的研究表明，虽然孤子对SPP的散射较弱，还不足以形成纳米光学带隙，但是转角双层石墨烯中SPP的传播毫无疑问符合纳米光子能带色散行为。 图例2：散射式近场光学显微镜（neaSNOM）研究石墨烯超晶格中等离激元（SPP）传播近场光学成像结果。A,C: 通过改变门电压和入射光波长，λp分别为135nm和282nm下近场光学成像结果（同时获得近场光学振幅成像和相位成像）；B,D: 模拟计算结果。 在该项工作中，研究者利用转角双层石墨烯设计实现了石墨烯SPP纳米光子晶体，并利用德国neaspec散射式近场光学显微镜从几个途径进行了研究。先，畴壁区域增强的光导响应来源于孤子的一维拓扑边界态，neaSNOM近场光学显微镜以高的分辨率可视化了孤子超晶格网络。其次，双层石墨烯纳米光子晶体的主要参数（周期性、能带结构）可以通过改变转角角度和静电场等实现连续调控，这可以突破标准top-down或光刻等技术来构筑纳米光子晶体的限制和挑战。在电中性点附近，孤子被预言具有拓扑保护的一维等离激元模式，此时，双层石墨烯纳米光子晶体作为一维等离激元的二维网络载体，可能会展现出很有意思的光学现象。 特别值得指出的两点是：1.即使研究者通过0.06°的超小转角制造了高达260nm的孤子超晶格周期长度，如果没有neaSNOM近场光学显微镜高的空间分辨率（取决于针曲率半径，高可达10nm），清晰地看到孤子超晶格网络依然是非常困难的。2.neaSNOM近场光学显微镜具有的伪外差相位解调模块，可以同时实现高信噪比下的近场光学信号振幅成像和相位成像。该项工作中实验结果和模拟计算结果的吻合很好地证明了这一点。作为二维材料纳米光学领域为专业的研究工具，neaspec近场光学显微镜已经助力国际和国内多个研究机构在为的杂志发表了诸多研究成果。不仅是在纳米光学成像领域，neaspec开放兼容的设计使得它在纳米傅里叶红外光谱（nano-FTIR）、太赫兹（THz）、拉曼、荧光、超快、光诱导等多个领域均有广泛应用。

太赫兹有着光明的应用前景，还是一片未开垦的处女地。电子科技大学太赫兹中心自成立以来，为太赫兹科学研究搭建了更高的合作发展平台，也标志着我国以“国际前沿、”为目标的太赫兹科学研究迈入了崭新阶段。2018年6月，应电子科技大学太赫兹中心对真空环境下进行太赫兹近场光学研究的需求，QD中国工程师配合德国neaspec公司立即展开积响应并为客户量身定制了套真空太赫兹波段近场光学显微系统（HV-THz-neaSNOM），并已成功安装。 图1：电子科技大学太赫兹中心安装调试现场 图2：真空太赫兹波段近场光学显微系统（HV-THz-neaSNOM） 电子科技大学太赫兹中心原有一套大气环境太赫兹波段近场光学显微系统（THz-neaSNOM），空间分辨率~50nm、宽太赫兹时域近场响应波段0.5-2.2THz。由于更进一步的科研需要，客户需在更加严格的真空条件下进行太赫兹实验。为了满足客户的实验需求，德国neaspec公司在原有大气环境THz-neaSNOM的基础上，结合新的低温散射式近场光学显微镜（Cryo-neaSNOM）技术，设计了新的真空腔体系统，改进了原子力显微镜布局，并重新设计了光路，终成功研发出了套真空太赫兹波段近场光学显微系统（HV-THz-neaSNOM）。该套系统成功地继承了德国neaspec公司THz-neaSNOM的设计优势，采用保护的双光路设计，完全可以实现真空环境下太赫兹波段应用的样品测量。HV-THz-neaSNOM在实现30nm高空间分辨率的同时，由于采用0.1-3THz波段的时域太赫兹光源（THZ-TDS），也可以实现近场太赫兹成像和图谱的同时测量。这大地满足真空环境中太赫兹近场光学研究的需求，可以减少大气中水对太赫兹波段的吸收影响，能更好地保持样品的洁净，为用户进一步集成真空设备提供了基础。 图3：系统理论培训 图4：现场实时操作培训 太赫兹波有强的穿透性，对不透明物体能完成透视成像，用来做半导体材料、生物样品等的检测是其应用趋势之一。该套真空太赫兹波段近场光学显微系统（HV-THz-neaSNOM）的集成，将在生物应用、半导体元器件和相变材料载流子等研究及领域都有着广阔的应用前景，有望为广大太赫兹科研工作者提供更多实际研究工作中的便利和支持。

● 合作交流为加强与用户的沟通交流，准确把握客户的需求，使产品更好的为科研工作者服务，今秋11月，s-SNOM散射式近场光学技术开创者-慕尼黑大学Fritz Keilmann教授到访中国上海、深圳、广州等地，与中国科学家进行了广泛地探讨合作。Fritz Keilmann教授任职于德国慕尼黑大学（Ludwigs-Maximilians-Universit?t），主要从事红外纳米显微和光谱研究，自本世纪初起与Rainer Hillenbrand（现任教于西班牙nanoGUNE研究中心）等学生研究并实现了散射式近场光学显微镜的开发和搭建工作，而后作为主要奠基人成立了全球知名近场光学设备研发供应企业——德国neaspec公司。此次中国之行，Fritz Keilmann教授先后到访了上海理工大学、广州中山大学等院校的neaspec优质用户，对中国近场技术近年来的长足发展印象深刻，另外，Fritz Keilmann教授还先后参加了深圳先进科学与技术国际会议（报告题目：THz Near Field Mictroscopy），中山大学近场技术研讨会（报告题目：Surface-guide slow light for nanoscopy），与现场老师和同学深入浅出地交换了意见和看法，并获得一致好评。Fritz Keilmann教授也非常期待明年的中国之行可以与更多的学术友人建立广泛的联系和合作。图一：左上：Fritz教授参加深圳先进科学与技术国际会议；右上：Fritz教授参加中山大学近场技术研讨会；左下：Fritz教授和上海理工游老师（庄松林院士团队）及组员合照；右下：Fritz教授参观中山大学陈焕君老师（许宁生院士团队）实验室。● 新品推出 近期，德国neaspec公司又推出了三代散射式近场光学显微镜（简称s-SNOM），其采用的散射式核心设计技术，大的提高了光学分辨率，并且不依赖于入射激光的波长，能够在可见、红外和太赫兹波段范围内，提供优于纳米空间分辨率的显微和光谱测量。目前，三代散射式近场显微镜已成功集合了纳米傅里叶红外（nanoFTIR）,针增强拉曼（TERS）,纳米超快光谱（nano-ultrafast）,纳米太赫兹（nano-THz）等多种功能，并可以提供低温（10K）、超高真空（10-9mBar）等端测量环境，在等离基元、纳米FTIR和太赫兹等众多研究方向上取得了许多重要科研成果。图二：neaspec新近场系统可集成纳米傅里叶红外（FTIR）、纳米超快光谱（ultrafast）、针增强拉曼（TERS）和纳米太赫兹系统（THz）。 【进展参考】 1. 薛孟飞, 陈佳宁. 基于扫描探针技术的超分辨光学成像和谱学研究进展[J].物理, 2019, 48(10):662-676.