納米“鏡廊”室溫下實(shí)現(xiàn)分子與光混合
當(dāng)一個(gè)分子發(fā)出閃光,發(fā)出的光子就不可能再返回。但據(jù)英國(guó)劍橋大學(xué)網(wǎng)站13日?qǐng)?bào)道,該校研究人員設(shè)法把單個(gè)分子放在一種微小的光腔里,讓它發(fā)出的光子返回到分子中,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候再離開,讓能量在光和分子之間來回振蕩,形成一種分子和光的量子態(tài)強(qiáng)耦合。這一成果有助于開發(fā)量子技術(shù),以及能控制物質(zhì)物理和化學(xué)性質(zhì)的新方法。相關(guān)研究發(fā)表于英國(guó)《自然》雜志。 以往試圖混合分子和光的實(shí)驗(yàn)非常復(fù)雜,通常在極低溫度下才能實(shí)現(xiàn)。而新方法能在室溫下產(chǎn)生這些“半發(fā)光”分子。研究人員用金納米粒子和金原子薄膜圍成微小的“廊道”,把亞甲基藍(lán)染料分子放在里面。金原子薄膜就像鏡子,圍成的直徑約1納米“鏡廊”,成為捕獲光的光腔。負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室納米光子學(xué)中心教授杰里米·鮑姆伯格說:“雖然比一根頭發(fā)還細(xì)幾十萬倍,但對(duì)一個(gè)分子來說,它就像一個(gè)‘鏡廊’。” 為了實(shí)現(xiàn)分子與光混合,還要讓染料分子在‘鏡廊’中保持直立姿勢(shì)。研究論文第一作者羅希特·奇卡拉第說,一般分子會(huì)平躺在金膜上,很難讓它們“站”起來。他們把染料分子裝入一種叫做“瓜環(huán)”的桶形分子籠中,使其保持直立后開始實(shí)驗(yàn)。最終他們發(fā)現(xiàn),分子散射光譜分裂成兩個(gè)分離的量子態(tài),這是“混合”的特征標(biāo)記,光譜間隔反應(yīng)了光子在不到萬億分之一秒內(nèi)又返回到分子中。 |