Een team van wetenschappers onder leiding van de afdeling Toegepaste Natuurkunde van de Universiteit van Osaka, de afdeling Natuurkunde en Elektronica aan de Osaka Prefecture University, en het Department of Materials Chemistry van de Universiteit van Nagoya gebruikte foto-geïnduceerde krachtmicroscopie om de krachten die op kwantumstippen werken in drie dimensies in kaart te brengen. Door geluidsbronnen te elimineren, het team was in staat om voor het eerst subnanometerprecisie te bereiken, wat kan leiden tot nieuwe ontwikkelingen op het gebied van fotokatalysatoren en optische pincetten.

Krachtvelden zijn niet de onzichtbare barrières van sciencefiction, maar zijn een reeks vectoren die de grootte en richting aangeven van krachten die in een ruimtegebied werken. nanotechnologie, waarbij het gaat om het maken en manipuleren van kleine apparaten zoals kwantumdots, gebruikt soms lasers om deze objecten optisch te vangen en te verplaatsen. Echter, het vermogen om dergelijke kleine systemen te analyseren en te hanteren vereist een betere manier om de 3D-krachten die erop werken te visualiseren.

Nutsvoorzieningen, een team van onderzoekers aan de Universiteit van Osaka, Universiteit van de prefectuur Osaka, en Nagoya University hebben voor het eerst aangetoond hoe foto-geïnduceerde krachtmicroscopie kan worden gebruikt om 3D-krachtvelddiagrammen met subnanometerresolutie te verkrijgen. "We zijn erin geslaagd om het optische nabije veld van nanodeeltjes in beeld te brengen met behulp van een foto-geïnduceerde krachtmicroscoop. Deze meet de optische kracht tussen het monster en de sonde veroorzaakt door lichtbestraling, " zegt eerste auteur Junsuke Yamanishi.

Laserlicht werd gericht op een kwantumdot die onder een punt van een atoomkrachtmicroscopie was geplaatst. Door de stip ten opzichte van de punt te verplaatsen, kon de microscoop het 3D-foto-geïnduceerde krachtveld in kaart brengen. Het team was in staat om zo'n hoge mate van precisie te bereiken met behulp van een paar experimentele verbeteringen. Ze gebruikten ultravacuümcondities om de krachtgevoeligheid te vergroten, en gebruikte heterodyne frequentiemodulatie, waarbij twee andere frequenties worden gemengd, om de impact van thermische verwarming aanzienlijk te verminderen. "We hebben het fotothermische effect verminderd met deze unieke technologie en hebben voor het eerst een resolutie van minder dan één nanometer bereikt, " zegt senior auteur Yasuhiro Sugawara.