激光从蛋白质分子粗细的小孔穿过 美科学家这项成果在激光物理学领域具有里程碑意义

2009/9/2/9:26
      据美国《每日科学》网站8月31日报道,美国加州大学伯克利分校制出世界最小半导体激光器,能使激光从一个蛋白质分子粗细的小孔中穿过。相关论文8月30日在线发表在《自然》杂志网站上。该成果在激光物理学领域具有里程碑式的意义,将有可能开创光学研究的新时代。

   加州大学伯克利分校纳米科学与工程中心主任张翔(音译)说:“该研究打破了传统意义上对激光极限的认识,在生物学、通信和计算机领域有着广泛的应用前景。”

   据了解,在分子生物学上,纳米级的激光可用于对DNA分子进行探测和控制;在通信领域可大幅提高基于光传导的信息传送速度和带宽;在光学计算机领域对现有技术也有极大的促进作用。

   在传统观点看来,包括激光在内的电磁波最细只能聚焦到其波长的一半。经过努力,科学家们找到了一种将电子和光子相互震荡并让其沿着金属表面传播的方法,才将激光压缩到几十纳米细,这种沿着金属表面传播的电磁表面波就是表面等离子体。此后各国科学家开始竞相建造等离子体激光器,但由于金属内在电阻的干扰,表面等离子体在产生后极易衰减,研究人员不得不为此再制造磁场以汇聚光线。

   张翔和他的研究小组破解了这个难题。他们用比头发丝还要细1000倍的硫化镉纳米丝在金属银的表面分隔出一个5纳米宽的缝隙。在这个结构中所产生的激光比其波长小20倍。由于光能主要集中在这个极为狭小的缝隙中,其在传播中损耗也被降到了最低。自发辐射率的增加程度是衡量该设备的一个重要指标,在这项研究中,研究人员在该设备5纳米的间隙中测量到了6倍的自发辐射率。
















 

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