在一项新的研究中,科罗拉多大学博尔德分校的研究人员使用甜甜圈形状的光束来拍摄物体的详细图像,并用传统显微镜进行观察
这项新技术可以帮助科学家改进“纳米电子学”领域的内部工作,包括在计算机芯片中的半导体这一发现于12月亮起1《光学与光子新闻》的专题报道,名为《光学2023》
这是摄影领域的最新进展,它是一种非常强大的技术,可以观察非常小的东西与放射显微镜不同,ptychographiools不能直接观察小物体相反,他们会在一个目标上进行测量,然后测量光是如何散射的——有点像显微镜,相当于让我们的木偶清醒
因此,除了一个主要的例外,该方法在全球范围内都很有效,教授兼杰出的物理学教授MargaretMurnane说
“到目前为止,高周期样品或具有规则再现模式的对象完全失败,”加州大学联合研究机构JILA和国家标准与技术研究所(NIST)的研究员Murnane说“这是一个问题,因为其中包括许多纳米电子产品。”
Shen指出,任何重要的技术都像某些半导体是由硅或碳原子片组成的,这些硅或碳以规则的图案像网格一样连接在一起到目前为止,这些结构已被证明是科学家们使用断层摄影近距离观察的关键
然而,在这项新的研究中,Murnan和他的同事们用溶液进行了治疗他们没有在显微镜中使用传统的激光,而是在坚果的顶部产生了极端的紫外线光束
该团队的新方法可以收集精确的图像,并制作出大约10到100纳米大小的精细结构,有时甚至小到100万平方英寸在未来,即使是较小的结构,也可以通过屏幕放大查看甜甜圈、光学角动量、光束在这个过程中不会被电子捕获——与现有的成像工具,如电子显微镜,有时可以
“在未来,这种方法可以用来检测用于制造和打印半导体的聚合物的缺陷,而不会在这个过程中损坏这些结构,”Murnanesa说 BinWang和NathanBrooks于2023年从JILA获得博士学位,是该研究的第一作者突破显微镜的极限
Murnanesaid说,这项研究揭示了显微镜的基本局限性:由于光的物理性质,我们只能想象一次扫描,分辨率约为200纳米——这对于捕捉许多感染人类的病毒来说并不准确科学家们用强大的冷冻电子显微镜扫描并杀死病毒,以捕捉病因和感染时间
20世纪中期开始的Ptychography可以帮助研究人员突破这一极限
理解如何,回到阴影木偶想象一下,科学家们想收集一个非常小的结构的断层图像,也许他们会在“CU”中扫描。到目前为止,他们首先将激光束放在激光束上,对其进行多次扫描当光线照射到“C”和“U”(在本例中为凸起)时,光束将断开端口和散射器,产生复杂的图案(阴影)使用灵敏的探测器,科学家记录这些探测器,并用一系列数学方程进行分析Murnane解释说,随着时间的推移,他们从阴影中重新创造了他们木偶的形状
“我们使用算法来代替信号来检索图像,”Murnanesaid
Shea和她的同事以前曾使用这种方法来查看类似字母或星星的亚微观形状
Butthipproachwon’working with repeating structures like these liconorcarbongrids例如,如果你在半导体上使用有规律的激光束,或者有这样的规律,它通常会产生一种令人难以置信的均匀散射模式——通过图形算法,可以找到其中没有很多变化的模式
这个问题已经让物理学家们对头部闭合进行了深入的研究
面团显微镜
然而,在这项新研究中,Murnan和他的同事发现了一些不同之处他们不喜欢他们的皮影戏相反,他们产生了极端紫外线的光束,员工的设备会通过一个底板将这些光束扭曲成螺旋或涡流的形状(当光线的涡流照射到曲面上时,它会使曲面看起来像一个螺母)
甜甜圈梁不是粉红色的玻璃或弹簧,而是砖块研究小组发现,当这些类型的光束从频率峰值结构中释放出来时,它们会产生比规则激光器更复杂的阴影
总的来说,在这条路的另一边,有一个新的碳链该小组能够准确地发现缺陷,而其他指纹工具则无法做到这一点
Murnanesa说:“如果你在扫描电子显微镜中对时间进行成像,你会进一步损坏它。”向前看,他们希望他们的甜甜圈策略更加准确,允许提供更小、更具发展潜力的对象——包括一天的生命、生物细胞的工作
这项研究的其他作者包括JILA的物理学教授兼研究员HenryKapteyn,以及现任和前任JILA毕业生PeterJohnsen、Nicholas Jenkins、YukaEsashi、IonaBinin和MichaelTanksalvala
来源:
Materials provided by
University of Colorado at Boulder. Original written by Daniel Strain.
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参考:
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