美国麻省理工学院研究团队开发出一款新型太赫兹显微镜，给微观量子振动的观测带来了全新视角。这项由《自然》杂志4日披露的成果，让太赫兹光直接聚焦到了微观尺度，打破了光的衍射极限，使科学家首次观测到了超导材料中隐藏的电子行为。太赫兹辐射夹在微波和红外之间，每秒振荡的次数高达万亿次，正好跟材料里原子和电子自然振动的频率对上了号，所以它特别适合用来研究量子动力学的过程。 但要想看到那些细微的微观结构，可没那么容易。太赫兹光的波长通常有几百微米那么长，这就好比你拿个长杆子去捅一个针眼大的洞，根本没法把东西照清楚。为了绕过这个难题，研究团队在显微镜里安了个自旋电子发射器。这是个由多层超薄金属做成的装置，一被激光打就能发出尖尖的脉冲。只要把样品紧贴在发射器上，就能让太赫兹光在散开之前被束缚住，变成一束像针尖一样的光束。 接下来在实验里，他们用这台新显微镜去看铋锶钙铜氧化物这种高温超导材料。当温度降到接近绝对零度时，他们看到了超导电子形成的无摩擦“超流体”，就像一块果冻在微观尺度上晃动一样。这种振动模式几十年来一直停留在理论推测里，现在总算被直接捕捉到了。这项技术不仅能帮我们更好地理解超导材料的特性，推动室温超导的研究；还能筛选出那些能收发太赫兹辐射的材料，为以后的太赫兹通信铺路。 跟现在的微波通信比起来，太赫兹通信传输数据的速度更快。而且这种射线不电离生物组织比较安全，还能穿过布料、塑料和陶瓷。所以最近在安检、医学和通信方面都挺受关注的。研究人员说以后这显微镜还能用来研究二维材料的晶格振动、磁激发这些发生在太赫兹频段的现象。