美國斯坦福大學和賓夕法尼亞(ya) 大學組成的一個(ge) 聯合工程師團隊首次使用等離子體(ti) 激元創建出一個(ge) 可以探測光同時也可以隱形的新設備,應用於(yu) 先進的醫學成像係統和數碼像機中,可生成更為(wei) 清晰、更準確的照片和影像。
等離子體(ti) 激元,即在光激發下的金屬納米結構中自由電子氣集體(ti) 振蕩,是目前可以突破光的衍射極限來實現納米尺度上對光操縱的新型量子態,為(wei) 光學元器件和芯片的小型化以及未來信息領域超越摩爾定律帶來了曙光。
新研究首次將等離子體(ti) 激元這一概念用於(yu) 光電子探測隱形設備。研究人員稱,在其上的反光金屬塗層可使一些東(dong) 西看不見,使這種設備不可直觀,由此創建出一種隱形的光檢測器裝置。該設備的核心是由薄薄的金帽覆蓋矽納米線。研究人員通過調整矽中的金屬比例,即一種調諧其幾何尺寸的技術,精心設計了一個(ge) “電漿鬥篷”,其中金屬和半導體(ti) 中的散射光相互抵消,從(cong) 而使該設備不被看見。該技術的關(guan) 鍵在於(yu) ,在薄金塗層中建立一個(ge) 偶極子,與(yu) 矽的偶極子在力量上可對等。當同樣強烈的正負偶極子相遇時,它們(men) 之間相互抵消,係統就會(hui) 變得不可見。
研究人員說:“我們(men) 發現,一個(ge) 精心設計的金殼極大地改變了矽納米線的光學響應。在金屬絲(si) 中光吸收略有下降,而由於(yu) 隱形效果,散射光會(hui) 下降100倍。實驗同樣證明,在計算機芯片中常用的其他金屬如鋁和銅也會(hui) 具有同樣效果。之所以能夠產(chan) 生隱蔽性,首先是金屬和半導體(ti) 的調整。而如果偶極子沒有正確對齊,隱形效果則會(hui) 減弱甚至失去。所以隻有在適量材料中的納米尺度下,才能做到最大程度的隱形。”
研究人員預測,這種可調的金屬半導體(ti) 設備在未來將用於(yu) 許多相關(guan) 領域,包括太陽能電池、傳(chuan) 感器、固態照明、芯片級的激光器等。例如,在數碼像機和先進的成像係統中,等離子體(ti) 激元的隱形像素可能會(hui) 減少由於(yu) 相鄰像素之間破壞性串擾產(chan) 生圖像模糊的狀況,從(cong) 而生成更清晰、更準確的照片和醫學影像。
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