Descrizione del progetto
Una tecnica avanzata di microscopia apre una nuova finestra sul nanomondo
I processi quantistici che avvengono su una scala di lunghezza di pochi nanometri definiscono principalmente le proprietà optoelettroniche dei materiali a bassa dimensionalità. Per chiarire i processi su scala nanometrica è necessario sondare le interazioni luce-materia con una risoluzione di un ordine di grandezza maggiore rispetto a quella ottenuta con gli approcci nano-ottici esistenti. Finanziato dal programma azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto AETSOM prevede di ottenere una risoluzione ottica di pochi nanometri sfruttando il potenziale di una tecnica che i ricercatori chiamano microscopia ottica a scansione in campo prossimo a forza atomica. La tecnica potrebbe consentire ai ricercatori di eseguire su diverse scale di lunghezza la caratterizzazione del materiale basata su fotoni su quasi tutti i campioni e in ambienti che si trovano tipicamente nella maggior parte delle applicazioni tecnologiche.
Obiettivo
Many of the defining optoelectronic properties in low-dimensional materials – e.g. exciton Bohr radii and diffusion lengths, defect sizes and spacings, and Moire lattice periods – are determined by materials physics and processes that occur at the single-digit nm length scale. Their direct investigation and elucidation – crucial for future applications – therefore requires the ability to probe light-matter interactions at a resolution an order of magnitude better than what is generally achievable with existing nano-optical approaches. Here we propose a strategy for achieving single-nm optical resolution by developing a breakthrough capability which we will refer to as Atomic Energy Transfer Scanning nano-Optical Microscopy (AETSOM). The one-nm optical resolution will be attained by the attachment of a lanthanide-doped upconverting nanoparticle (UCNP) at the end of a near-field scanning probe tip. The intended probe is composed of a tapered metal-insulator-metal waveguide fabricated at the end of a glass fiber, enabling the efficient coupling of far-field light to the near-field and vice-versa through the probe tip, over a wide range of wavelengths. Lanthanide-doped UCNPs absorb multiple photons in the NIR and emit at higher energies in the NIR/visible with efficiencies orders of magnitude higher than those of the best 2-photon fluorophores. The robust attachment of the UCNPs to the probe through specific functionalization of the UCNPs will enable illumination/collection to/from single-digit nm volumes. The establishment of this breakthrough single-digit nano-optical capability will provide the ability to perform photon-based characterization and activation over multiple length scales on nearly any sample and in the real environments encountered in most technological applications. The anticipated results will immediately impact numerous fields, from quantum materials to photo-chemistry to energy harvesting to ultrasensitive biomolecular control and detection.
Campo scientifico
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
91904 Jerusalem
Israele