想象一下，將光縮小到一個微小的水分子大小，打開一個量子可能性的世界。這是光科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域長久以來的夢想。最近的進(jìn)展使我們離實(shí)現(xiàn)這一令人難以置信的壯舉更近了一步，因?yàn)檎憬�大學(xué)的研究人員在將光限制在亞納米尺度上取得了突破性進(jìn)展。

傳統(tǒng)上，有兩種方法來局部化超出其典型衍射極限的光:介電約束和等離子體約束。然而，諸如精密制造和光損耗等挑戰(zhàn)阻礙了將光場限制在亞10納米(nm)甚至1納米水平。但是現(xiàn)在，《先進(jìn)光子學(xué)》雜志報(bào)道了一種新的波導(dǎo)方案，有望釋放亞納米光場的潛力。

光被極大地限制在耦合的納米線對中的納米狹縫中

想象一下：光從一根普通的光纖出發(fā)，通過一根光纖錐開始一段變革性的旅程，最終到達(dá)一個耦合納米線對(CNP)。在CNP中，光變形成一個非凡的納米狹縫模式，產(chǎn)生一個受限的光場，可以小到僅僅是納米的幾分之一(大約0.3納米)。這種新穎的方法具有高達(dá)95%的驚人效率和很高的峰值與背景比，提供了一個全新的可能性世界。

新的波導(dǎo)方案將其范圍擴(kuò)展到中紅外光譜范圍，進(jìn)一步推動了納米宇宙的邊界。光學(xué)約束現(xiàn)在可以達(dá)到大約0.2nm (λ/20000)的驚人規(guī)模，為探索和發(fā)現(xiàn)提供了更多的機(jī)會。

在納米狹縫模式下產(chǎn)生亞納米受限光場的波導(dǎo)方案。(a) CNP波導(dǎo)方案示意圖。(b)納米狹縫模式橫截面場強(qiáng)分布圖。

浙江大學(xué)納米光子學(xué)組的童利民教授指出：“與以前的方法不同，波導(dǎo)方案以線性光學(xué)系統(tǒng)的形式呈現(xiàn)，帶來了許多優(yōu)點(diǎn)。它可以實(shí)現(xiàn)寬帶和超快脈沖操作，并允許多個亞納米光場的組合。在單一輸出中設(shè)計(jì)空間，光譜和時間序列的能力開辟了無限的可能性�！�

這些突破的潛在應(yīng)用是令人敬畏的。光場定位到可以與單個分子或原子相互作用，有望在光-物質(zhì)相互作用、超分辨率納米顯微鏡、原子/分子操作和超靈敏檢測方面取得進(jìn)展。我們站在一個新發(fā)現(xiàn)時代的懸崖上，在那里，最小的存在領(lǐng)域都在我們的掌握之中。

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