物體在一種介質(zhì)中通過(guò)的速度比它產(chǎn)生波的速度快，就會(huì)形成尾跡，如一架超音速飛機(jī)飛過(guò)天空，會(huì)留下尾跡一樣。最近，美國(guó)哈佛大學(xué)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(guān)論文發(fā)表在最近的《自然·納米技術(shù)》雜志上。
只要有波就會(huì)有尾跡，即使光波也可以。雖然沒(méi)有東西比光在真空中的速度更快，但光并不總在真空中，某種東西可能在一種介質(zhì)或材料中的速度比光的相位速度更快，這樣就會(huì)產(chǎn)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(guò)光的相位速度，從而產(chǎn)生了明亮的藍(lán)色尾跡。
據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)站報(bào)道，哈佛大學(xué)的電氣工程研究員費(fèi)德里克·卡帕索領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)首次在表面等離激元上造出了同樣的類光波尾跡。他們?cè)诮鸩砻嫖g刻出旋轉(zhuǎn)式納米花紋結(jié)構(gòu)，做成一種超材料，花紋上會(huì)產(chǎn)生表面等離激元。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種超光速電荷行波通過(guò)超材料，就會(huì)在激元上產(chǎn)生尾跡，如同一艘電動(dòng)船駛過(guò)湖面，而這些花紋結(jié)構(gòu)就是“船舵”。改變花紋上激元的相對(duì)相位，會(huì)提高行波的速度，可通過(guò)控制行波速度來(lái)控制尾跡。
研究小組發(fā)現(xiàn)，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(zhuǎn)尾跡相對(duì)于行波的方向——就像它是反方向駛過(guò)的船造成的。
“能控制光是一種強(qiáng)大的能力。”卡帕索說(shuō)，“在宏觀層面理解光學(xué)將帶來(lái)全息技術(shù)、谷歌眼鏡和LED發(fā)光設(shè)備等，但納米光學(xué)是未來(lái)納米技術(shù)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。”
造出并控制表面等離激元尾跡有可能帶來(lái)新型的等離子耦合器、能產(chǎn)生二維全息圖像或納米聚焦的鏡頭。“在遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)室的研究生丹尼爾·溫茨說(shuō)，“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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