日本科学家们利用一种独特的组合技术，在最小和最快的水平上分析了纳米材料中光与物质相互作用的机制。纳米材料指的是尺寸在1至100纳米之间的纳米材料，在工业和日常生活中越来越重要。为了扩大在产品和制造过程中拥有有效、安全和可持续应用的纳米材料库，我们需要对纳米颗粒上和内部发生的最小事件有更深入的了解。

归根结底，这是新的一种名叫纳米计量学的量子计量学领域。当粒子如此之小时，科学家们还必须测量在几秒钟内发生的事件。例如，一种称为光激发的现象通常发生在皮秒或万亿分之一秒内，因此，需要专门的设备来测量这些几乎瞬时的事件。

日本科学家们调查了他们是否可以研究单纳米颗粒上发生的这种光激发过程。他们与某日本公司的高级研究员合作，将首创的半导体光电阴极与“负电子亲和力”表面与通用电子显微镜相结合，制造了一种超快电子显微镜。通过将这些技术相结合而产生的显微镜，我们可以在纳米尺度上观察事件。

关于纳米颗粒，日本科学家们使用了化学合成的金纳米三角形。这意味着它在一系列条件下都是稳定的，金纳米颗粒中的电子表现出一种称为“等离子体共振”的现象，当金纳米粒子受到特定波长的光激发时，纳米粒子中的电子开始移动或振荡，这增强了光线。由于这个原因，金上的表面等离子体经常用于传感应用。

在新定制的超快电子显微镜中，使用超快激光可以光激发金纳米颗粒中的等离子体，同时允许科学家观察单个金纳米颗粒。科学家们通过应用他们的新技术研究了两种不同的等离子体现象。他们首先观察到表面等离子体激元的弛豫，这是一个经过充分研究的过程。另外，科学家们的新技术也使他们能够观察到金纳米颗粒内部等离子体的变化。

这是首次有技术揭示了金纳米颗粒内部这些等离子体激元的弛豫过程，这对制备用于能量转换的光收集材料具有重要意义。这项新开发的技术应该通过暴露超快的光与物质相互作用来帮助分析潜在的材料。“通过理解光激发和弛豫过程以及能量传输等现象，我们可以改善光响应特性并提高效率。特别是，它可以成为一个强大的工具，以空间分辨率捕捉小型结构材料（如那些超过亚微米的材料）中的单个时间变化，这是使用脉冲激光作为探针的传统分析方法难以实现的。”他继续说道。