科学家研制出独一无二的“光捕捉器”

© Sputnik / Tunkel / 跳转媒体库科学家创造了独一无二的“光捕捉器”
科学家创造了独一无二的“光捕捉器” - 俄罗斯卫星通讯社
关注
由国家核研究大学莫斯科物理工程学院教授尤里·拉科维奇领导的科学团队首次研发出可调式微谐振器,它用于在光和物质之间建立混合能态,利用光可以控制分子的化学和生物性质。研究成果发布在权威科学杂志《Review of Scientific Instruments》中。文章作为特别杰出著作被收录(Editor's Pick)。

所研发出的微谐振器是光捕捉器,采用两面镜子的形式,镜子之间的相互距离为几百纳米。当光量子射入这个捕捉器,它就形成电磁波的定域态。通过改变谐振器的形式和大小可以控制谐振器中电磁波的空间分布和光子的寿命。

俄物理学家制造出一种加快电子设备运行的纳米结构 - 俄罗斯卫星通讯社
俄物理学家制造出一种加快电子设备运行的纳米结构
新的发明可以利用光控制分子的化学和生物性质。研究的实际意义在很大程度上由研发结构的独特性确定。基于所创造的微谐振器可以制出新一代的仪器用于生物化学感测、控制化学反应的速度和能量转移的效率。

研发作者向俄罗斯卫星通讯社解释说,仪器结构的新颖性、有效性和多用性,以及研究使用的微谐振器性能的独特性使其获得很高的评价。

光和物质

首先,得益于可以控制光-物质混合态的性质,量子辐射器和定域电磁场之间的共振相互作用令人感兴趣。在这个系统中光和物质形成某种中间状态,并具有不停变化的性质。而且,利用光学辐射(光)可以对混合态的性质进行控制。获得这些状态其中之一的方式--将辐射或吸收分子放入谐振器中。

根据科学家所说,由于可以在紫外线和红外光辐射光谱范围中在强弱联系模式下对任意物质的样品进行光和物质相互作用的研究,可调式微谐振器的结构实质上可以简化并拓宽研究。

俄学者研究出获得透明铝的技术 - 俄罗斯卫星通讯社
俄学者研究出获得透明铝的技术
国家核研究大学莫斯科物理工程学院混合光子纳米材料实验室领队科学家、教授尤里· 拉科维奇向俄罗斯卫星通讯社介绍说,仪器为法布利-佩罗微谐振器(λ2),它由一块平面镜和凸面镜构成,通过对模体积的最小化,可以保证平面中至少一个点的平面平行性。这个就是光捕捉器,采用两块镜子的形式,镜子间的相互距离小于一个光波长度。

当光量子射入这个捕捉器或在谐振器内部用光源进行辐射,光量子开始出现活跃的振荡,反复被镜子反射。因此,可以实现光子和微谐振器自身能态之间的联系。

尤里·拉科维奇还提到,通过改变谐振器的形式和大小、以及镜子的反射率,可以控制光的性质和捕捉器的效率。

从模型到工业生产

研发出的微谐振器便于推广,它的制造足够简单,可以对其进行工业生产。微谐振器不仅可以用于制造控制化学反应速度的仪器,还可以用于研制高效光源和新型激光装置,并具有较低的控制振荡临界。

实验室研究员德米特里·多夫任科向俄罗斯卫星通讯社介绍说,利用这个仪器可以开创新的方式来研究强弱联系效果对组合散射、化学反应速度、导电性、激光振荡、能量无辐射转移、以及其他物理、化学和生物功能的影响。同时,这将是对光-物质联系效果的各种实际应用进行研究迈出的重要一步,优先用于改变物理、化学和生物过程。

国家核研究大学莫斯科物理工程学院是提高俄罗斯大学竞争力规划项目"5-100计划"的参与方。项目目的在于加强俄罗斯大学的研究潜力、发展具有现实意义的科学研究、实现教育、企业经营和创新的一体化、以及大学科学和行业合作伙伴的相互协作。

新闻时间线
0