美国科学家们解释说:“我们有定制波形和偏振的飞秒激光脉冲场中的纳米颗粒,纳米颗粒特定纳米级区域内电场的受控增强诱导吸附在表面的分子发生位置选择性光化学反应。通过对这些区域发射的分子碎片进行成像,可以以纳米分辨率对反应位点进行全光控制。”
德国和美国科学家合作,首次使用激光控制纳米颗粒表面光诱导反应的位置。控制纳米颗粒上的强电磁场是触发其表面靶向分子反应的关键,这种对强场的控制是通过激光实现的。虽然过去曾观察到激光诱导纳米颗粒表面分子键的形成和断裂,但之前科学家们尚未实现表面反应的纳米级光学控制,科学家们利用超短激光脉冲首次确定了光诱导分子反应在孤立二氧化硅纳米颗粒表面的位置。
在纳米颗粒表面,有很多状态,比如分子对接、溶解并改变其位置等等。所有这些都会推动化学反应,改变物质,甚至产生新材料,电磁场可以帮助控制纳米宇宙中的任何事件。为此,科学家们使用美国强大的飞秒激光脉冲设施在孤立纳米颗粒表面产生局部场。
利用该小组较 近开发的一种新技术,即反物质纳米镜,物理学家们能够以优于20纳米的分辨率,在二氧化硅纳米颗粒表面成像分子碎片的反应位置。科学家们通过叠加两个不同颜色的激光脉冲场,控制波形和偏振,实现了以 高分辨率实现的纳米级空间控制。因此,科学家们必须以阿秒精度设置两个脉冲之间的时间延迟。当与这种定制的光相互作用时,纳米颗粒的表面和吸附在那里的分子在目标位置电离,导致分子分解成不同的片段。
科学家们解释道:“纳米颗粒上的分子表面反应在纳米催化中起着基础作用,它们是清洁能源生产的关键,我们的结果不仅以纳米空间为分辨率,而且以飞秒时间分辨率跟踪纳米颗粒上的光催化反应,这将在其动力学的自然时空尺度上提供对表面过程的详细了解。”科学家们预计,这种新方式 可以应用于许多复杂重要但又冷门孤立的纳米结构材料,这些材料的应用领域将无法估量。
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