控制納米粒子上的強(qiáng)電磁場(chǎng)是在其表面觸發(fā)目標(biāo)分子反應(yīng)的關(guān)鍵。這種對(duì)強(qiáng)場(chǎng)的控制是通過(guò)激光實(shí)現(xiàn)的。盡管過(guò)去科學(xué)家們已經(jīng)觀察到激光誘導(dǎo)的納米粒子表面分子鍵的形成和斷裂，但尚未實(shí)現(xiàn)表面反應(yīng)的納米光學(xué)控制。由慕尼黑大學(xué)（LMU）的Boris Bergues博士和Matthias Kling教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)與斯坦福大學(xué)合作，現(xiàn)在已經(jīng)填補(bǔ)了這個(gè)空白。物理學(xué)家們首次利用超短激光脈沖確定了光誘導(dǎo)的分子反應(yīng)在孤立的二氧化硅納米粒子表面的位置。

在納米粒子的表面，有很多活動(dòng)。分子對(duì)接，溶解，并改變它們的位置。所有這些都推動(dòng)了化學(xué)反應(yīng)，改變了物質(zhì)，甚至產(chǎn)生了新材料。電磁場(chǎng)可以幫助控制納米宇宙中的事件。Boris Bergues博士和Matthias Kling教授領(lǐng)導(dǎo)的超快電子學(xué)和納米光子學(xué)研究小組現(xiàn)在已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。為此，研究人員使用強(qiáng)大的飛秒激光脈沖，在孤立的納米粒子表面產(chǎn)生局部場(chǎng)。

使用所謂的反應(yīng)納米鏡，即同一小組最近開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，物理學(xué)家能夠?qū)Χ趸杓{米粒子表面的反應(yīng)部位和分子碎片的誕生地進(jìn)行成像--分辨率優(yōu)于20納米。科學(xué)家們通過(guò)將兩個(gè)不同顏色的激光脈沖場(chǎng)疊加在一起，并控制波形和偏振，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)的空間控制，甚至可以在更高的分辨率下實(shí)現(xiàn)。因此，他們必須以阿秒級(jí)的精度設(shè)定兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間延遲。當(dāng)與這種定制的光相互作用時(shí)，納米顆粒的表面和吸附在那里的分子在目標(biāo)位置被電離，導(dǎo)致分子解離成不同的碎片。

“納米粒子上的分子表面反應(yīng)在納米催化中發(fā)揮著基本作用。它們可能是清潔能源生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵，特別是通過(guò)光催化水分離，”Matthias Kling解釋說(shuō)。“我們的結(jié)果也為跟蹤納米粒子上的光催化反應(yīng)鋪平了道路，不僅具有納米級(jí)的空間分辨率，而且具有飛秒級(jí)的時(shí)間分辨率。”Boris Bergues補(bǔ)充說(shuō)：“這將提供對(duì)其動(dòng)態(tài)的自然空間和時(shí)間尺度上的表面過(guò)程的詳細(xì)見(jiàn)解。”

科學(xué)家們預(yù)計(jì)，這種有希望的新方法可以應(yīng)用于許多復(fù)雜的孤立的納米結(jié)構(gòu)材料。