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2022-11-07 09:45

研究人員在介電材料中創(chuàng)建最小的光子

研究人員開發(fā)了一種納米結(jié)構(gòu)，可以壓縮光線，使其比人類頭發(fā)薄10000倍。這一根本性的科學突破對包括節(jié)能計算機和量子技術(shù)在內(nèi)的多個領(lǐng)域都具有重要意義。

物理學家們普遍認為，不可能將光壓縮到所謂的衍射極限以下，除非使用金屬納米顆粒，不幸的是，金屬納米顆粒也會吸收光。因此，在介電材料（如硅）中強烈壓縮光似乎是不可能的，硅是信息技術(shù)中的關(guān)鍵材料，具有不吸收光的重要優(yōu)勢。

有趣的是，2006年理論上已經(jīng)表明，衍射極限也不適用于電介質(zhì)。盡管如此，還沒有人成功地在現(xiàn)實世界中展示這一點，只是因為它需要如此先進的納米技術(shù)，直到現(xiàn)在還沒有人能夠構(gòu)建必要的介電納米結(jié)構(gòu)。

DTU的一個研究團隊成功地設(shè)計并構(gòu)建了一種結(jié)構(gòu)，即所謂的介電納米腔，它將光集中在衍射極限以下12倍的體積內(nèi)。這一結(jié)果是光學研究的突破性成果，已經(jīng)發(fā)表在《自然通訊》上。

“盡管計算機計算表明，你可以將光集中在一個無限小的點上，但這只適用于理論上。實際結(jié)果受到微小細節(jié)的限制，例如，在微芯片上�！盌TU Electro博士生、這篇新文章的第一作者馬庫斯·阿爾布雷希特森（Marcus Albrechtsen）說。

“我們將我們對真正的光子納米技術(shù)及其當前局限性的知識編程到計算機中。然后，我們要求計算機找到一種模式，可以在前所未有的小范圍內(nèi)收集光子（例如在一個光學納米腔中），我們也能夠在實驗室中構(gòu)建這種模式�！�

光學納米腔是專門設(shè)計用來保留光的結(jié)構(gòu)，這樣光就不會像我們習慣的那樣傳播，而是像你把兩個鏡子面對面一樣來回反射。鏡子放置得越近，鏡子之間的光線就越強。為了這個實驗，研究人員設(shè)計了一種所謂的蝴蝶結(jié)結(jié)構(gòu)，由于其特殊的形狀，這種結(jié)構(gòu)在將光子擠在一起時特別有效。