【应用案例】扫描近场光学显微镜SNOM

扫描近场光学显微镜SNOM

扫描近场光学显微镜(scanning near-field optical microscopy, SNOM)，能在纳米尺度上探测样品的光学信息，打破了长久以来经典(或远场)光学显微镜理论分辨率的阿贝衍射极限，将光学分辨率提高了几十甚至上百倍。且纵向分辨率优于横向分辨率，能够得到清晰的三维图像，以及局域荧光、偏振、折射率、光吸收率、光谱等信息。

扫描近场光学显微镜的特点

与普通光学显微镜(OM)相比，SNOM明显的不同之处在于：

◆ 照明光源的尺度和照明方法不同。

普通OM用扩展光源在远场照明样品，SNOM用纳米局域光源在纳米尺度的近场距离内照明样品(SNOM的样品照明和样品信号收集两者必须至少有一个在近场区域，而普通OM的两者都工作在远场)。

◆ 工作方式不同。

普通OM采用“整体”照明“整体”成像的工作方式，而SNOM采用“逐点”扫描照明“整体”成像的工作方式。

◆ 成像方法不同。

普通OM用肉眼(或照相机、摄像机等)直接观察(或接收)放大了的物体图像，而在SNOM中，由显微物镜放大并经光电倍增管接收的来自样品的局域光信号不能直接形成图像，必须用扫描技术使局域光源逐点扫描照明样品，由光电接收器接收光信号，再借助计算机把来自样品各点的局域光信号转换成样品图像。

SNOM结构的3大部分

◆ 照明系统 (光信号输入系统): 光源、光探针

◆ 光信号采集和再分配系统: 样品台、反馈控制系统

◆ 光信号监测系统：光谱等

SNOW的应用

◆ 与SEM、TEM、STM不同，SNOM用光子成像，由于光子没有质量和电荷，很容易聚焦和改变偏振，可以在气体和液体介质中传播，对样品一般不产生损坏。

◆ SNOM的出现使人们将光学性质的研究拓展到纳米尺度，许多研究组已报道高达20nm的分辨率，尽管还未达到SEM或STM的精度，但由于光子具有电子所未有的上述优点，可以提供其他方法所不能实现的技术，如近场光谱等。

◆ 近年来，在单个分子成像、光致荧光及其瞬态光学性质，超高密度磁光存储材料的磁畴结构研究，载流子扩散，生物材料的原位纳米尺度光学成像，量子器件的发光特性以及表面等离子增强的近场现象等研究取得了很大进展。

应用实例

◆ 近场光诱发的质量转移

◆ 高分辨光学成像

◆ 高密度存储

◆ 生命科学 (细胞，DNA……)

◆ 材料科学

审核编辑 黄宇