美国科学家首次在金属表面等离激元上造出并操纵类光波...

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科学家首次造出并操纵类光波尾迹

科技日报北京7月29日电 (记者常丽君)物体在一种介质中通过的速度比它产生波的速度快,就会形成尾迹,如一架超音速飞机飞过天空,会留下尾迹一样。最近,美国哈佛大学研究人员首次在一种金属表面——表面等离激元上造出了类似的光波尾迹。相关论文发表在最近的《自然·纳米技术》杂志上。

只要有波就会有尾迹,即使光波也可以。虽然没有东西比光在真空中的速度更快,但光并不总在真空中,某种东西可能在一种介质或材料中的速度比光的相位速度更快,这样就会产生尾迹,如著名的切伦科夫辐射,就是电荷在液体中的速度超过光的相位速度,从而产生了明亮的蓝色尾迹。

据每日科学网站报道,哈佛大学的电气工程研究员费德里克·卡帕索领导团队首次在表面等离激元上造出了同样的类光波尾迹。他们在金箔表面蚀刻出旋转式纳米花纹结构,做成一种超材料,花纹上会产生表面等离激元。他们设计了一种超光速电荷行波通过超材料,就会在激元上产生尾迹,如同一艘电动船驶过湖面,而这些花纹结构就是“船舵”。改变花纹上激元的相对相位,会提高行波的速度,可通过控制行波速度来控制尾迹。

研究小组发现,照在超材料上的入射光的角度可作为额外的控制手段,用偏振光甚至能逆转尾迹相对于行波的方向——就像它是反方向驶过的船造成的。

“能控制光是一种强大的能力。”卡帕索说,“在宏观层面理解光学将带来全息技术、谷歌眼镜和LED发光设备等,但纳米光学是未来纳米技术的重要部分,这方面的研究能拓宽我们从微观层面控制和利用光的能力。”

造出并控制表面等离激元尾迹有可能带来新型的等离子耦合器、能产生二维全息图像或纳米聚焦的镜头。“在远小于光波的尺度上操控光是非常困难的。”论文第一作者、卡帕索实验室的研究生丹尼尔·温茨说,“我们不仅观察到了这些尾迹,而且找到多种控制和驾驭它们的方式。”



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