澳大利亞國立大學(xué)（ANU）的物理學(xué)家們表示，在他們發(fā)現(xiàn)了一種新的高次諧波激光照明技術(shù)之后，光學(xué)顯微鏡的放大率應(yīng)該得到巨大的提升，這種技術(shù)使用的是人類頭發(fā)直徑的1/50的微型圓柱體。

這些由砷化鎵鋁制成的微型圓柱體能夠接受一陣高功率的紅外激光，并將其轉(zhuǎn)換為高次諧波，使其波長縮短至原來的七分之一，并將其送入光譜的視覺和紫外線部分。其結(jié)果是：以極短的阿秒脈沖發(fā)出極其明亮、可調(diào)整的激光輻射，一直到X射線范圍。

在這項(xiàng)工作之前，這種高次諧波通常是使用相對(duì)較大的氣體或等離子體產(chǎn)生的。ANU團(tuán)隊(duì)的圓柱體提供了一種固態(tài)的、超小型化的方式來實(shí)現(xiàn)這種效果--只要你能將你的隱形紅外激光精確地瞄準(zhǔn)一個(gè)大約千分之一毫米寬的管子的精確中心。

但是，解開這些極端的波長為突破分辨率障礙開辟了一條潛在的途徑，該障礙將光學(xué)顯微鏡的最大放大倍數(shù)限制在1000倍左右。雖然光學(xué)技術(shù)允許更大的放大率水平，但可見光的波長意味著任何小于20納米的東西根本無法被區(qū)分。

首席研究員Anastasiia Zalogina在一份新聞稿中說：“微小的高次諧波源應(yīng)該將光學(xué)顯微鏡帶到一個(gè)全新的水平，”她最近完成了非線性物理中心的博士學(xué)位。“有了這樣的光源，我們將能夠在光學(xué)顯微鏡下看到更微小的東西，如單個(gè)病毒，或?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)的納米級(jí)半導(dǎo)體芯片的制造。我們還將能夠?qū)崟r(shí)追蹤原子和分子的電子云的動(dòng)態(tài)。”

以前，在這種規(guī)模下觀察事物的唯一方法是在電子顯微鏡的黑白世界里。

Zalogina繼續(xù)說：“高次諧波生成在探索非線性光學(xué)和光子學(xué)領(lǐng)域方面有很好的前景，并且由于更高的穿透深度和減少光漂白而在生物成像方面有應(yīng)用。高次諧波生成的發(fā)展還可以連接量子光學(xué)和強(qiáng)激光場(chǎng)物理學(xué)：極端非線性光學(xué)的量子理論表明，基于生成的諧波的非經(jīng)典光源對(duì)量子通信、信息和計(jì)算可能是有價(jià)值的。”

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