研究人員日前研製出一種納米裝置,能夠在遭遇(yù)激光時產(chǎn)生振動。這種設備非(fēi)常靈敏,甚(shèn)至能夠感知單個光子的能量。研究人(rén)員相信,它將加速光學通訊係統的發展,同時幫助科學家更為精(jīng)密地探(tàn)知物質的一些基本(běn)屬性。
據美國《科學》雜誌在線新聞報道(dào),偏振光束似乎沒有實現機械功的能力(這(zhè)是(shì)因為光子作為光(guāng)波的載體是沒(méi)有質量的),但是它們在原子水平上卻能(néng)夠(gòu)達(dá)到一個驚人的(de)數量(liàng)。例如,科學家目前已經(jīng)能夠(gòu)利(lì)用激光捕捉、控(kòng)製及操作(zuò)單個(gè)的原子。現在的問題是相同的原理是否能(néng)夠作用於(yú)納米量級——其成分要比(bǐ)原子(zǐ)水平大得多,但(dàn)在大小上仍然僅相當於一米的(de)十億分之(zhī)一。
這也正是美國帕薩迪納市加利福尼亞州理工學院(yuàn)(Caltech)的一個研究小組試圖要解決(jué)的問題(tí)。首先,研究人員製造了一對外部覆蓋著矽微(wēi)芯片材料的厚度僅為(wéi)幾百納米的支架。隨後,他(tā)們利用化學手段在每個支架的表麵腐蝕了一連串的(de)小洞。研究小(xiǎo)組將這一裝置稱為“拉鏈空穴”,這是因為它與一個拉鏈看起(qǐ)來很像。研究人員(yuán)在5月14日出版的《自然(rán)》雜誌上(shàng)報告說,這(zhè)些小洞能夠(gòu)引導和捕(bǔ)捉(zhuō)激光束的能量,同時使裝置產生振動。而振動的(de)頻率取決於激光轟擊支架的強度,參與該項研究的Caltech的物理學家Oskar Painter這樣表示。
這(zhè)一裝(zhuāng)置的(de)表現就像是一(yī)部音頻揚聲(shēng)器,後者隔膜的振動取決於放大器傳送的(de)電子信號的強(qiáng)度。相反,像擴(kuò)音(yīn)器(qì)一樣,拉鏈空穴能(néng)夠通過自身的振動改變光的強度。Painter指出,總體而言(yán),這些功(gōng)能使得拉鏈空穴能夠扮(bàn)演一部(bù)完全由光控製的微型無線電發射機和接(jiē)收機的(de)角色,但它同時要比類似大小的(de)電(diàn)子裝置擁有(yǒu)更大的操作範圍。
德國加興市馬(mǎ)普學會(huì)量子光(guāng)學研究所的物理學家Tobias Kippenberg表示,科學家可(kě)以利(lì)用這種納米量級的裝置(zhì)探究物質在(zài)量子範圍的屬性,而這是普通電子裝置無法實現的。Painter解釋說,由(yóu)於這種裝置的(de)振(zhèn)動發生頻率在(zài)每秒鍾1000萬次到1.5億次之間,因此能夠極大地改善原子力顯微鏡的分辨能力。用這種裝置(zhì)來研究分子和原子,每秒(miǎo)鍾可以完(wán)成數千次(cì)操作。Kippenberg表示(shì):“這種(zhǒng)裝(zhuāng)置在基礎研究和新(xīn)應用上都具有光明的前景。” |