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將加速光學(xué)通訊發(fā)展納米裝置將光子變?yōu)闄C(jī)械能

時(shí)間:2009/6/17 9:20:51
 

研究人員日前研制出一種納米裝置,能夠在遭遇激光時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。這種設(shè)備非常靈敏,甚至能夠感知單個(gè)光子的能量。研究人員相信,它將加速光學(xué)通訊系統(tǒng)的發(fā)展,同時(shí)幫助科學(xué)家更為精密地探知物質(zhì)的一些基本屬性。

據(jù)美國(guó)《科學(xué)》雜志在線(xiàn)新聞報(bào)道,偏振光束似乎沒(méi)有實(shí)現(xiàn)機(jī)械功的能力(這是因?yàn)楣庾幼鳛楣獠ǖ妮d體是沒(méi)有質(zhì)量的),但是它們?cè)谠铀缴蠀s能夠達(dá)到一個(gè)驚人的數(shù)量。例如,科學(xué)家目前已經(jīng)能夠利用激光捕捉、控制及操作單個(gè)的原子,F(xiàn)在的問(wèn)題是相同的原理是否能夠作用于納米量級(jí)——其成分要比原子水平大得多,但在大小上仍然僅相當(dāng)于一米的十億分之一。

這也正是美國(guó)帕薩迪納市加利福尼亞州理工學(xué)院(Caltech)的一個(gè)研究小組試圖要解決的問(wèn)題。首先,研究人員制造了一對(duì)外部覆蓋著硅微芯片材料的厚度僅為幾百納米的支架。隨后,他們利用化學(xué)手段在每個(gè)支架的表面腐蝕了一連串的小洞。研究小組將這一裝置稱(chēng)為“拉鏈空穴”,這是因?yàn)樗c一個(gè)拉鏈看起來(lái)很像。研究人員在5月14日出版的《自然》雜志上報(bào)告說(shuō),這些小洞能夠引導(dǎo)和捕捉激光束的能量,同時(shí)使裝置產(chǎn)生振動(dòng)。而振動(dòng)的頻率取決于激光轟擊支架的強(qiáng)度,參與該項(xiàng)研究的Caltech的物理學(xué)家Oskar Painter這樣表示。

這一裝置的表現(xiàn)就像是一部音頻揚(yáng)聲器,后者隔膜的振動(dòng)取決于放大器傳送的電子信號(hào)的強(qiáng)度。相反,像擴(kuò)音器一樣,拉鏈空穴能夠通過(guò)自身的振動(dòng)改變光的強(qiáng)度。Painter指出,總體而言,這些功能使得拉鏈空穴能夠扮演一部完全由光控制的微型無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的角色,但它同時(shí)要比類(lèi)似大小的電子裝置擁有更大的操作范圍。

德國(guó)加興市馬普學(xué)會(huì)量子光學(xué)研究所的物理學(xué)家Tobias Kippenberg表示,科學(xué)家可以利用這種納米量級(jí)的裝置探究物質(zhì)在量子范圍的屬性,而這是普通電子裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。Painter解釋說(shuō),由于這種裝置的振動(dòng)發(fā)生頻率在每秒鐘1000萬(wàn)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。用這種裝置來(lái)研究分子和原子,每秒鐘可以完成數(shù)千次操作。Kippenberg表示:“這種裝置在基礎(chǔ)研究和新應(yīng)用上都具有光明的前景。”

 
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