科学视点

深圳先进院提出一种调制光子纳米喷流新方法

(a)阳光照射的液滴晒伤叶片;(b)强光直射的玻璃球燃烧纸张。课题组供图

  日前,中科院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所传感中心杨慧团队在光子纳米喷流(PNJ)领域取得新进展,界定了PNJ中缓慢会聚—发散模式与快速会聚—发散模式所对应的两个连续的光入射区域间的边界点。最新成果发表于《光子学研究》。

  沉积在叶子上的小水滴在阳光照射下会引起叶片晒伤;强光直射的玻璃球能燃烧纸张;充满水的透明球体对很小的字有放大效果……这些现象可以被统称为光与透明微粒之间相互作用的结果,然而其现象背后的原理至今仍未被科学家探究清楚。

  本世纪初,源自光—微粒相互作用的“类喷流结构”场增强效应首先被发现,并被科学家命名为PNJ。PNJ是一种非共振的聚焦—发散光束,在超分辨成像、生化分析检测、散射信号增强、纳米尺度操控和精密微纳加工等领域展现出巨大的应用价值。

  圆形电介质微粒形成PNJ时,存在一个基本规律:光从圆形微粒一边的半圆形区域射入时,位于半圆中间部分的光穿过微粒后会缓慢地会聚和发散,而位于两个边缘部分的光穿过微粒后则会快速地会聚和发散,但边缘和中间这两个连续区域之间边界点的界定问题始终未得到解决。

  团队在前期有关微粒产生PNJ的理论研究基础上,开创性地利用光会聚—发散速度与出射光斜率变化之间的相互依赖关系,结合自然对数揭示数据变化快慢的物理含义,成功界定了这一边界点。

  在这一“拐点”视角下,研究人员提出并展示了一种调制PNJ以及产生和调制弯曲PNJ的新方法,即通过调节边缘和中间区域的入射光强度实现调制,而无需对微粒本身的材料属性和几何形貌等进行任何改变。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1364/PRJ.419106


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