“甜甜圈”光束让物理学家看到难以置信的微小物体

在发表在《光学》杂志上的一项新研究中，科罗拉多大学博尔德分校的研究人员使用甜甜圈形光束拍摄了无法用传统显微镜观察的微小物体的详细图像。

这项新技术可以帮助科学家改善一系列“纳米电子学”的内部工作原理，包括计算机芯片中的微型半导体。这一发现也在《光学与光子学新闻》的特刊中得到了强调。

这项研究是叠层摄影领域的最新进展，叠层摄影是一种难以发音（“p”是无声的）但强大的技术，用于观察非常小的东西。与传统显微镜不同，叠层成像工具不能直接观察小物体。取而代之的是，他们将激光照射到目标上，然后测量光线是如何散射的——有点像在墙上制作皮影戏的微观效果。

甜甜圈形光束产生的散射图案

该研究的资深作者和物理学杰出教授Margaret Murnane说：“到目前为止，这种方法非常有效，但有一个主要的例外”。

CU Boulder和美国国家标准与技术研究院（NIST）联合研究所JILA的研究员Murnane说：“直到最近，对于具有定期重复模式的高度周期性样品或物体，它完全失败了，这是一个问题，因为这包括很多纳米电子学。”

她指出，许多重要的技术，如一些半导体，都是由硅或碳等原子组成的，这些原子以网格或网格等规则模式连接在一起。迄今为止，这些结构已被证明是科学家使用叠层术近距离观察的棘手问题。

然而，在这项新研究中，Murnane和她的同事们设计了一个解决方案。他们没有在显微镜中使用传统的激光，而是产生了甜甜圈形状的极紫外光束。