“掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微技術(shù)” zui早由科學(xué)研究工作者Edward Hutchinson Synge提出。根據(jù)觀察到的在定壓力下電弧發(fā)出的通過(guò)孔徑僅為100nm的強(qiáng)聚焦平面光，他認(rèn)為，用這種小孔徑可以使光在樣品表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描成像，同時(shí)采集被測(cè)量物質(zhì)的光學(xué)信息，并大膽預(yù)測(cè)這技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將是照明探測(cè)研究域中的巨大突破。在1956年和1972年，John A.O'Keefe與Ash and Nicholls進(jìn)步完善了該理論，并提出小孔探測(cè)原件盡可能接近樣品表面將有助于該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。1984年，*臺(tái)用可見(jiàn)光輻射進(jìn)行測(cè)量的近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡由Pohl等制造并使用，該顯微鏡通過(guò)探針在樣品表面保持?jǐn)?shù)十納米的距離采集反饋信息，并在兩年后實(shí)現(xiàn)了高分辨成像。

     然而，傳統(tǒng)近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡由于瑞衍射限（Rayleigh limitation），其分辨率不僅受到孔徑尺寸的制約，也受到入射光波長(zhǎng)1/2的限制。因此，對(duì)于sub-um的納米材料檢測(cè)成像時(shí)，傳統(tǒng)近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡只能采用有限波長(zhǎng)范圍的可見(jiàn)光，且難以獲得高清圖像信息。在中紅外域，近場(chǎng)光學(xué)顯微技術(shù)對(duì)納米結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有用武之地。

     散射式近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡用AFM探針對(duì)激光光束聚焦照明，在針尖附近激發(fā)個(gè)納米尺度的增強(qiáng)近場(chǎng)信號(hào)區(qū)域。當(dāng)針尖接近樣品表面時(shí)，由于不同物質(zhì)的介電性質(zhì)差異，近場(chǎng)光學(xué)信息將被改變。通過(guò)背景壓制技術(shù)對(duì)采集的散射信號(hào)進(jìn)行解析，就能獲取到樣品表面的近場(chǎng)光學(xué)譜圖并進(jìn)行成像。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)孔徑顯微的限制，其分辨率僅由AFM探針針尖的曲率半徑?jīng)Q定。

     德國(guó)Neaspec公司提供的代近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡NeaSNOM采用了這散射式技術(shù)，zui高分辨率可達(dá)10nm，并通過(guò)式的贗外差數(shù)據(jù)分析模式，同時(shí)解析強(qiáng)度和相位信號(hào)，解決了納米材料尤其是在紅外光譜范圍的近場(chǎng)光學(xué)成像難題。

  用贗外差技術(shù)實(shí)現(xiàn)了近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡對(duì)強(qiáng)度和相位的同時(shí)成像

     zui近五年以來(lái)（2011年至今）散射式近場(chǎng)光學(xué)顯微技術(shù)在局域表面等離子激元，無(wú)機(jī)材料表面波傳導(dǎo)，二維材料聲子化，近場(chǎng)光電流，半導(dǎo)體載流子濃度，高分子材料鑒別和生物樣品成像等域研究得到了廣泛的應(yīng)用，已然成為推動(dòng)光學(xué)物理、材料應(yīng)用發(fā)展的重要工具。

     2016年，A.Y. Nikitin等通過(guò)波長(zhǎng)10-12μm激發(fā)裁剪后的石墨烯納米諧振器，得到了大量共存的Fabry–Perot mode信息。通過(guò)理論分析其兩種等離子模式，即sheet plasmon和edge plasmon，發(fā)現(xiàn)后者體積僅為激發(fā)波長(zhǎng)的10^-8倍。并通過(guò)理解edge plasmon的原理，可以促進(jìn)維量子發(fā)射器的開(kāi)發(fā)，等離子激元和聲子在中紅外太赫茲探測(cè)器的研究，納米圖案化拓?fù)渚夡w等域的進(jìn)步發(fā)展。

文章中5nm厚SiO2上的不同尺寸（394 × 73 nm (a), 360 × 180 nm (b) and 400 × 450 nm (c)）石墨烯納米諧振器，在11.31μm波長(zhǎng)下的近場(chǎng)成像

     石墨烯由于其*性能被廣泛的認(rèn)可為發(fā)展?jié)撃艿南麓怆娫O(shè)備材料，然而其納米別性能的變化影響了宏觀行為，高性能石墨烯光電器件的開(kāi)發(fā)受到了大制約。AchimWoessner等結(jié)合紅外近場(chǎng)掃描納米顯微鏡和電子讀取技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了紅外激發(fā)光電流的成像，并且精度達(dá)到了數(shù)十納米別。通過(guò)研究邊際和晶界對(duì)空間載流子濃度和局域熱電性質(zhì)的影響，實(shí)驗(yàn)者證明了這技術(shù)對(duì)封閉石墨烯器件應(yīng)用的益處。

     近場(chǎng)光電流的工作原理示意圖以及中從晶粒間界處得到的光電流實(shí)際測(cè)量結(jié)果

     NeaSNOM是市場(chǎng)*款散射型掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，化的散射式核心設(shè)計(jì)技術(shù)，大的提高了光學(xué)分辨率，并且不依賴于入射激光的波長(zhǎng)，能夠在可見(jiàn)、紅外和太赫茲光譜范圍內(nèi)，提供于10nm空間分辨率的光譜和近場(chǎng)光學(xué)圖像。 NeaSNOM中嵌入的系列化探測(cè)和發(fā)光模塊，保證了譜圖的可靠性和可重復(fù)性，成為納米光學(xué)域熱點(diǎn)研究方向的科研設(shè)備。

關(guān)于Quantum Design

Quantum Design是*的科研設(shè)備制造商和儀器分銷商，于1982年創(chuàng)建于美國(guó)加州圣迭戈。公司生產(chǎn)的 SQUID 磁學(xué)測(cè)量系統(tǒng) (MPMS) 和材料綜合物理性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng) (PPMS) 已經(jīng)成為*的*測(cè)量平臺(tái)，廣泛的分布于上幾乎所有材料、物理、化學(xué)、納米等研究域的實(shí)驗(yàn)室。2007年，Quantum Design并購(gòu)了歐洲zui大的儀器分銷商LOT公司，現(xiàn)已成為的科學(xué)儀器域的跨國(guó)公司。目前公司擁有分布于英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、巴西、印度，日本和中國(guó)等地區(qū)的數(shù)十個(gè)分公司和辦事處，業(yè)務(wù)遍及百多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。中國(guó)地區(qū)是Quantum Design公司zui活躍的市場(chǎng)，公司在北京、上海和廣州設(shè)有分公司或辦事處。幾十年來(lái)，公司與中國(guó)的科研和教育域的合作有成效，為中國(guó)科研的進(jìn)步提供了進(jìn)的設(shè)備以及高質(zhì)量的服務(wù)。