Boulder -forskare vid University of Colorado har visat användningen av världens första ultrasnabba optiska mikroskop, tillåta dem att sondera och visualisera materia på atomnivå med sinnesböjningshastighet.

Det supersnabba optiska mikroskopet som forskargruppen monterat är 1, 000 gånger starkare än ett konventionellt optiskt mikroskop, sade CU-Boulder fysik professor Markus Raschke, huvudstudieförfattare. "Bildramens" hastighet, eller hastighet fångad av laget, är 1 biljon gånger snabbare än ett ögonblick, låta forskarna göra realtid, långsamma filmer av ljus som interagerar med elektroner i nanomaterial - i detta fall en tunn guldfilm.

"Det här är första gången någon har kunnat undersöka materia på dess naturliga tids- och längdskala, "sa Raschke." Vi avbildade och mätte elektronernas rörelser i verkligt rum och tid, och vi kunde göra det till en film för att hjälpa oss att bättre förstå de grundläggande fysiska processerna. "

Ett papper om ämnet visas i 8 februari -numret av Naturnanoteknik .

Materia beskrivs ibland som "universums grejer" - molekylerna, atomer och laddade partiklar, eller joner, som utgör allt omkring oss. Matter har flera stater, mest framträdande solid, vätska och gas.

Enligt forskarna från CU-Boulder, ett antal viktiga processer som fotosyntes, energiomvandling och användning, och biologiska funktioner är baserade på överföring av elektroner och joner från molekyl till molekyl. Teamet använde en teknik som kallas "plasmonisk nanofokusering" för att fokusera utomordentligt korta laserpulser till små bitar av guldfilm med hjälp av en metallspets i nanometer.

"Vår studie tar nanoskala mikroskopi till nästa nivå, med förmågan att fånga detaljerade bilder som utvecklas på extremt snabba tidsskalor, "sade Vasily Kravtsov, en CU-Boulder doktorand i fysik och första författare till uppsatsen.

Andra medförfattare på Naturnanoteknik papper inkluderar CU-Boulder postdoktoral forskare Ronald Ulbricht och tidigare CU-Boulder postdoktoral forskare Joanna Atkin, nu en fakultetsmedlem vid University of North Carolina-Chapel Hill.

"Detta arbete utökar räckvidden för optiska mikroskop, "sa Raschke." Med denna teknik, forskare kan avbilda de elementära processerna i material som sträcker sig från batterielektroder till solceller, hjälper till att förbättra deras effektivitet och livslängd. "

Till skillnad från elektronmikroskopmetoder, den nya tekniken kräver ingen ultrahög vakuumteknik och är särskilt lovande för att studera ultrasnabba processer som laddning och energitransport i mjuk materia, inklusive biologiska material, sa Kravtsov.