據物理學家組織網11月6日(北京時間)報道,美(měi)國西北(běi)大學的(de)一個研究小組開發出一種隻有一個病毒大小的超小型激光器。這種激光器具有體積(jī)小、室溫下即可工作的(de)特點,能夠(gòu)很容易地集成到(dào)矽(guī)基光子器件、全光電(diàn)路和(hé)納米生(shēng)物傳感器上,具有極為廣闊(kuò)的應用前景。相關論(lùn)文發(fā)表在(zài)近日出版的《納米快報》雜誌(zhì)上(shàng)。
光子和(hé)電子元件的(de)尺寸對超快數據處理和超高密度信息存儲至關重要,因此,小型化是此類設備未來發展所必(bì)須攻克的一個難(nán)關。負責這項研究的納米技術專家,西北(běi)大學溫伯格學院(yuàn)藝(yì)術(shù)與科學學院以及麥考密克工程和應用科學學院材料學教授泰瑞?奧多姆(mǔ)說,納米尺度上的相幹光源不僅能(néng)夠用來(lái)對小尺度的物理化學現象(xiàng)進行探索和分析,同時也能夠幫助科學家打破光的衍(yǎn)射極(jí)限。
奧(ào)多姆稱,能夠(gòu)製(zhì)造出這種納(nà)米激光器,都要歸功於一種3D蝴蝶結式的納米金屬空腔(qiāng)結(jié)構(gòu)。這種激光腔的幾何結構能夠產生表麵等離子(zǐ)激元,這(zhè)是一(yī)種在金屬介(jiè)質界麵上激發並耦(ǒu)合電荷密度起伏的電磁(cí)振蕩(dàng),具有近(jìn)場增強、表麵(miàn)受限、短(duǎn)波長等特性,在納米(mǐ)光子學的研究中扮演著重要角(jiǎo)色。當(dāng)產生表麵等離(lí)子激元後,由於金屬表(biǎo)麵電(diàn)子的集體震蕩,因而能夠最大限度(dù)的突破閾值限製,讓所有光子都以激光形式進(jìn)行發射,不浪費任何光子。這種蝴蝶結狀結構的使用與先前(qián)類似(sì)的設備相比有兩個明(míng)顯的好處:第一,由於其電磁特性和納米尺寸(cùn)的體積,這種(zhǒng)結構清晰可辨認。第二(èr),由於其離散結構,損失可以減到(dào)最少。
此外,研究人(rén)員還(hái)發現,當這些結構排列(liè)成為一個陣列時,3D蝴蝶結諧振(zhèn)器能夠根據晶(jīng)格的參數(shù)發射(shè)出帶有特定角度的光。
總(zǒng)編輯圈點
科學家以前開發出的極小尺寸機(jī)器,包括小(xiǎo)輪子、小馬達和小彈簧(huáng)等等,大多是機械類的。納(nà)米光電(diàn)類機(jī)器也有(yǒu)不少,但光源(yuán)很難(nán)縮小到這(zhè)個尺寸,使得納米級(jí)光電路鏈條難以完整。美國西北大學研發的(de)迄今最小的激光源,讓納米級光電路的元件齊全了。這意味著,完全依靠病毒或細(xì)菌大小的機器,信息的采集(jí)、傳遞和計算也可以實現。“小尺度(dù)的智慧”可能很(hěn)快超出人們的想象。
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