由IMDEA纳米粒子 学分:IMDEA纳米学院 从激光指示器到微波炉，光子腔是许多现代光学设备的重要组成部分
就像我们可以把水储存在水箱里，在水面上制造驻波一样，我们可以把光限制在一个光子谐振器里，这个谐振器的壁是强反射的
正如水面波取决于水槽的几何形状(形状、深度)一样，特定的光学模式可以在光子腔中产生，光子腔的特性(颜色和强度的空间分布)可以通过改变腔的尺寸来调节
当空腔的尺寸非常小时——比限制它的光的波长小得多(在可见光的情况下是纳米空腔)——产生的光的增强效应非常强，以至于它影响空腔壁上的电子
然后光子和电子混合在一起，产生了光和物质的混合模式，称为等离子体激元
光学纳米腔中的等离子体激元对于许多应用非常重要，例如允许检测单个分子的化学传感器，或者可以在几乎没有电流消耗的情况下工作的纳米激光器的制造
然而，这些等离子体模式的特征通常是非常复杂的，因为空腔的尺寸很小，使得通过外部信号访问它们极其困难
另一方面，隧道效应是量子力学中最具特色、最神秘、最有据可查的效应之一
在隧道过程中，粒子(例如
g
一个电子)可以穿过一个狭窄的屏障(在纳米距离上分隔两种金属的空间),尽管没有足够的能量来克服它
就好像我们可以从中国长城的一边到另一边，而不必跳过它
尽管看起来不可思议，但来自量子世界的粒子在一定条件下可以做到这一点
在大多数这些过程中，粒子在过程前后的能量是相同的
然而，在这些事件的一小部分中，粒子可以放弃它的一些能量，例如，通过产生光，这被称为非弹性隧道过程
虽然众所周知，在两种金属之间的非弹性隧道过程中发射的光的性质取决于腔中存在的等离子体模，但它也强烈地取决于执行隧道过程的粒子的能量分布
直到现在，还无法明确区分这两种效应，因此无法从隧道效应发出的光的分析中提取出等离子体模的信息
来自马德里自治大学、国际药品管理局纳米学院和国际食品和药物管理局的研究人员开发了一种方法，通过同时确定隧道电子和扫描隧道显微镜中发射的光的能量分布来克服这个问题
他们利用隧道效应来制造原子尺寸的光学谐振腔，并研究它们的光学特性，首次揭示了隧道粒子的能量对腔内等离子体模产生的效应的贡献
这项工作提出了一种在原子尺度上表征光-物质相互作用的新方法，并可能对发展单分子化学传感器、单光子或交错光子的新来源或在极低泵浦功率下活跃的纳米激光器具有重要的技术意义
这项研究已经发表在著名的《自然通讯》杂志上
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