等离子体光学有望带来性能更好半导体材料

    美国匹兹堡大学的科学家说，他们利用一种新的显微镜技术，首次观察到等离子波运动，清晰度是传统技术的1万亿倍。该技术引领等离子体光学研究的进步，有望带来性能更好的半导体材料。

    无论是古老的彩色玻璃制作工艺，还是先进的等离子体光学领域，都需要依靠纳米级大小的金属离子共振。当光线照射到这些粒子上时，会在金属的表面激发出一种被称为“表面等离子体波”的电磁场，并引起电子呈波状振动，最终产生鲜艳的色调。但由于电子运动速度几乎和光速一样，科学家此前从未观察到这种振动的运动过程。

    匹兹堡大学的物理学兼天文学教授和纳米科技工程学院电子与计算机工程学教授共同发表的这篇论文，题为《纳米结构化银膜中对表面等离子体波运动的飞秒成像》。他们证明，结合超快激光和电子光学方法得到高分辨率成像是可行的。此前虽然理论可能性已被认识到，但这种技术还从未在实验中实现过。

    使用一对10飞秒（1飞秒＝10-15秒）激光脉冲，在纳米结构化银膜中激起电子发散，然后通过扫描脉冲延迟，以330原秒（1原秒＝10-18秒）每帧的速度，录下表面等离子体波场的录像。

    该研究得益于等离子体光学领域的进步。Petek说，现在每块半导体芯片内线路长度达“1英里”。当电子携带信号在线路上传输时，每行进10纳米就会发生碰撞，成为芯片散热过多的部分原因。而如果用等离子体波来传递信号，这一问题就可能得到解决，既能加快芯片的工作速度，又能减少能量散发。参与该研究工作的还有匹兹堡大学纳米科技工程学院的研究人员。