I ricercatori dell'Università del Colorado Boulder hanno dimostrato l'uso del primo microscopio ottico ultraveloce al mondo, permettendo loro di sondare e visualizzare la materia a livello atomico con una velocità da capogiro.

Il microscopio ottico ultraveloce assemblato dal gruppo di ricerca è 1, 000 volte più potente di un microscopio ottico convenzionale, ha detto il professore di fisica CU-Boulder Markus Raschke, autore principale dello studio. Il tasso di "fotogramma immagine", o velocità catturata dalla squadra, è 1 trilione di volte più veloce di un battito di ciglia, permettendo ai ricercatori di realizzare in tempo reale, filmati al rallentatore di luce che interagiscono con gli elettroni nei nanomateriali - in questo caso un sottile film d'oro.

"Questa è la prima volta che qualcuno è stato in grado di sondare la materia sulla sua scala naturale di tempo e lunghezza, " ha detto Raschke. "Abbiamo ripreso e misurato i movimenti degli elettroni nello spazio e nel tempo reali, e siamo stati in grado di trasformarlo in un film per aiutarci a comprendere meglio i processi fisici fondamentali".

Un articolo sull'argomento appare nel numero dell'8 febbraio di Nanotecnologia della natura .

La materia è talvolta descritta come la "roba dell'universo":le molecole, atomi e particelle cariche, o ioni, che compongono tutto ciò che ci circonda. La materia ha diversi stati, più evidentemente solido, liquido e gas.

Secondo i ricercatori CU-Boulder, una serie di processi importanti come la fotosintesi, conversione e utilizzo dell'energia, e le funzioni biologiche si basano sul trasferimento di elettroni e ioni da molecola a molecola. Il team ha utilizzato una tecnica chiamata "nanofocalizzazione plasmonica" per focalizzare impulsi laser straordinariamente brevi in ​​minuscoli frammenti di pellicola d'oro utilizzando una punta di metallo di dimensioni nanometriche.

"Il nostro studio porta la microscopia su nanoscala al livello successivo, con la capacità di catturare immagini dettagliate in evoluzione su scale temporali estremamente veloci, " disse Vasily Kravtsov, uno studente laureato CU-Boulder in fisica e primo autore dell'articolo.

Altri coautori sul Nanotecnologia della natura l'articolo include il ricercatore post-dottorato CU-Boulder Ronald Ulbricht e l'ex ricercatrice post-dottorato CU-Boulder Joanna Atkin, ora membro di facoltà presso l'Università della Carolina del Nord-Chapel Hill.

"Questo lavoro amplia la portata dei microscopi ottici, " ha detto Raschke. "Utilizzando questa tecnica, i ricercatori possono immaginare i processi elementari in materiali che vanno dagli elettrodi delle batterie alle celle solari, contribuendo a migliorarne l'efficienza e la durata."

A differenza degli approcci al microscopio elettronico, la nuova tecnica non richiede tecniche di vuoto ultra-alto ed è particolarmente promettente per lo studio di processi ultraveloci come il trasporto di carica ed energia nella materia soffice, compresi i materiali biologici, disse Kravtsov.