科學家首次造出並操縱類光波尾跡
- 發佈時間：2015-07-30 01:31:00 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京7月29日電 （記者常麗君）物體在一種介質中通過的速度比它産生波的速度快，就會形成尾跡，如一架超音速飛機飛過天空，會留下尾跡一樣。最近，美國哈佛大學研究人員首次在一種金屬表面——表面等離激元上造出了類似的光波尾跡。相關論文發表在最近的《自然·奈米技術》雜誌上。
只要有波就會有尾跡，即使光波也可以。雖然沒有東西比光在真空中的速度更快，但光並不總在真空中，某種東西可能在一種介質或材料中的速度比光的相位速度更快，這樣就會産生尾跡，如著名的切倫科夫輻射，就是電荷在液體中的速度超過光的相位速度，從而産生了明亮的藍色尾跡。
據每日科學網站報道，哈佛大學的電氣工程研究員費德里克·卡帕索領導團隊首次在表面等離激元上造出了同樣的類光波尾跡。他們在金箔表面蝕刻出旋轉式奈米花紋結構，做成一種超材料，花紋上會産生表面等離激元。他們設計了一種超光速電荷行波通過超材料，就會在激元上産生尾跡，如同一艘電動船駛過湖面，而這些花紋結構就是“船舵”。改變花紋上激元的相對相位，會提高行波的速度，可通過控制行波速度來控制尾跡。
研究小組發現，照在超材料上的入射光的角度可作為額外的控制手段，用偏振光甚至能逆轉尾跡相對於行波的方向——就像它是反方向駛過的船造成的。
“能控制光是一種強大的能力。”卡帕索説，“在宏觀層面理解光學將帶來全息技術、谷歌眼鏡和LED發光設備等，但奈米光學是未來奈米技術的重要部分，這方面的研究能拓寬我們從微觀層面控制和利用光的能力。”
造出並控製表面等離激元尾跡有可能帶來新型的電漿耦合器、能産生二維全息圖像或奈米聚焦的鏡頭。“在遠小于光波的尺度上操控光是非常困難的。”論文第一作者、卡帕索實驗室的研究生丹尼爾·溫茨説，“我們不僅觀察到了這些尾跡，而且找到多種控制和駕馭它們的方式。”
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