科学家们已经制造出一种能够在单个原子尺度上可视化光学响应的显微镜，重新定义了光学成像的极限。

科学家们已经创造出一种突破性的显微镜，其分辨率异乎寻常地达到了一纳米，足以捕捉表面如何对光产生反应。

这一进步使得人们能够观察到原子尺度的结构，包括单个分子和微小缺陷。能够观察到这些特性是在极小尺度（埃级尺度）上开发和完善纳米材料和表面的一大进步。

研究光在这种超小尺度上与物质的相互作用对于技术和材料科学的进步至关重要。原子级的特征，如钻石中的瑕疵或电子设备中的单个分子，会对材料的行为和性能产生重大影响。为了真正理解和操控这些效应，光学显微镜必须发展至能够观测到这些更小尺度的水平。

国际合作取得突破性进展

德国马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所的研究人员及其在日本分子科学研究所（SOKENDAI）和西班牙CIC nanoGUNE的国际合作者，开发出一种散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）方法，其空间分辨率达到1纳米。该技术被称为超低针尖振荡幅度s-SNOM（ULA-SNOM），结合了先进的显微镜方法，可在原子层面观测材料。

传统的散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）方法使用激光照射的探针尖端扫描表面，通常可实现10至100纳米的分辨率。然而，这对于原子尺度成像来说是不够的。通过将s-SNOM与非接触式原子力显微镜（nc-AFM）相结合，并在可见激光照射下使用银制尖端，研究人员创建了一个等离激元腔（一种特殊的光场），其局限于微小体积内。这可以在埃尺度上实现详细的光学对比度。

对科学技术的启示

这种方法使科学家能够研究最小尺度的材料，可能为设计用于电子产品或医疗设备的新材料带来突破性进展。如此精准地成像原子缺陷和纳米结构等特征的能力，为光学工程和材料科学开辟了新的可能性。

综上所述，这一进展为以原子尺度精度表征表面提供了一种有价值的工具，有助于未来单分子和原子尺度光学显微镜技术的进一步发展。

参考文献：2025年6月11日发表于《科学进展》（Science Advances）的文章《使用超低针尖振荡幅度实现1纳米分辨率的散射近场光学显微镜》，作者为明石智登（Akitoshi Shiotari）、西田纯（Jun Nishida）、阿德南·哈穆德（Adnan Hammud）、法比安·舒尔茨（Fabian Schulz）、马丁·沃尔夫（Martin Wolf）、熊谷高志（Takashi Kumagai）和梅拉妮·穆勒（Melanie Müller）。DOI：10.1126/sciadv.adu1415

资金来源：西班牙国家研发项目、拉蒙卡哈尔研究员项目、日本科学技术振兴机构森林项目

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