近场纳米视觉新时代的开始

西班牙巴塞罗那科学技术研究所Mark B. Lundeberg团队今年6月在《Science》上发表了题为《Tuning quantum nonlocal effects in graphene plasmonics》的文章。

Mark B. Lundeberg团队利用散射式近场光学手段，对石墨烯(h-NB)金属复合体系表面进行了纳米尺度下的精细扫描，由此观测到了太赫兹波段下的石墨烯等离子体以近费米速度进行传播。研究发现，在极慢的速度（数百倍低于光速）下，石墨烯等离子的非局域响应得以探测，通过近场成像能够以无参数匹配手段清晰地揭示无质量的Dirac电子气体的量子描述，进而展示了三种类型的非局域量子效应，即单粒子速率匹配，相互增强费米速率和相互减弱压缩性。

目前从红外光学，太赫兹到毫米波频段的近场成像和探测，都是科学家们炙手可热的话题，仅2017年上半年就有超过10篇相关论文在《Science》,《Nature communication》等刊物上发表，地域分布上欧洲、美国、日本和中国都采用近场技术取得了不俗的实验效果。

技术上远场成像的横向分辨率受辐射波长 λ 的限制，近似为0.61λ。以太赫兹为例，波长的分布范围为3mm －0.03mm（0.1-10THz），由此可得到其分辨率受限于约0.015mm。而近场成像技术可以突破波长对分辨率的限制，是提高成像空间分辨率的有效方法。

德国在该领域涌现出多家创新公司，如Neaspec、Protemics等。它们分别为科学家们在多个频段提供了成熟和行之有效的技术手段，可以实现从微米到纳米级的分辨率。虽然解决方案价格不菲，但是各科研机构仍愿意慷慨解囊。

国内仅在2017年上半年南昌大学，电子科技大学就分别投入巨资搭建太赫兹频段微米和纳米级近场成像方案。加之清华大学、东南大学、中山大学、苏州大学等，在红外到毫米波的各个频段国内科研团队正如火如荼的进行近场探测和成像研究。

或许正如Neaspec公司联合创始人Rainer Hillenbrand（兼西班牙CIC nanoGUNE研究中心教授）所说：这可能只是近场纳米视觉新时代的开始。