Hochempfindliche Visualisierung der ultraschnellen Trägerdiffusion durch holographische Weitfeldmikroskopie

Die transiente Femtosekundenmikroskopie ist ein wichtiges Instrument zur Untersuchung ultraschneller Transporteigenschaften angeregter Zustände in Festkörperproben. Die meisten Implementierungen beschränken sich auf die Photoanregung eines einzelnen beugungsbegrenzten Flecks an der Probe und die Verfolgung der zeitlichen Entwicklung der resultierenden Trägerverteilung und decken somit einen sehr kleinen Probenbereich ab.

Kürzlich haben Wissenschaftler aus Italien und Spanien demonstriert, wie sich das Sichtfeld ultraschneller Mikroskope erheblich vergrößern lässt, indem sie Off-Axis-Holographie nutzen, um eine rein optische Lock-in-Kamera zu bauen, die die Signaldemodulationsgeschwindigkeit vom maximalen Detektorrahmen entkoppelt Rate.

In diesem Originalwerk, veröffentlicht in Ultraschnelle WissenschaftDie Forscher demonstrierten die gleichzeitige transiente Abbildung Dutzender einzelner Nanoobjekte, wobei eine Photoanregung des gesamten Sichtfelds wünschenswert war. Im Zusammenhang mit Festkörperproben, bei denen eine beugungsbegrenzte Anregung erforderlich ist, war nicht klar, wie die neue holographische Technik angewendet werden könnte. Im Idealfall würde eine Reihe beugungsbegrenzter Anregungspunkte erzeugt, die das gesamte Sichtfeld abdecken, sodass mehrere Punkte auf einem großen Probenbereich gleichzeitig untersucht werden können.

Der Artikel „High-Sensitivity Visualization of Ultrafast Carrier Diffusion by Wide-Field Holographic Microscopy“ zeigt, wie diese Funktion durch die Abbildung einer Lochblende an der Probenposition erreicht werden kann. Dies ist nicht nur nützlich, um statistische Informationen über die Photophysik der Probe zu erhalten, sondern bei homogenen Proben kann auch das Signal aller Punkte gemittelt werden, um das Signal-Rausch-Verhältnis erheblich zu verbessern.