科學家發現光的新特性

光線的變化

加州大學歐文分校的化學家團隊做出了一項令人興奮的發現,揭示了迄今為止未知的光與物質之間的新相互作用。作者認為,這項發現有可能改善太陽能係統、發光二極體、半導體雷射和其他技術進步。

在這篇文章中,我們將告訴您科學家的發現 光的新屬性.

光的新屬性

哈茲德盧斯

研究人員與俄羅斯喀山聯邦大學的同行合作,在《ACS Nano》雜誌最近發表的一篇文章中詳細介紹了他們如何發現光子被限制在矽的奈米級空間內時, 它們可以獲得與固體材料中的電子相當的巨大動量。

根據該研究的聲明,“矽是地球上第二常見的元素,也是當代電子設備的基礎,但由於其光學特性較差,在光電應用中面臨障礙。”歐文大學化學副教授德米特里‧菲什曼 (Dmitry Fishman) 是這項研究的資深作者。

根據他的說法,矽以其巨大的形式, 它不具固有的發光能力。 然而,當暴露於可見輻射時,多孔奈米結構矽能夠產生可見光。儘管照明的確切來源仍然存在爭議,但科學家多年來一直認識到這種現象。

Fishman 解釋說,Arthur Compton 在 1923 年的開創性發現表明,伽馬光子有足夠的動量與電子(無論電子是自由電子還是束縛電子)發生顯著的相互作用。這項基本發現為光的雙重性質提供了證據,包括波和粒子特性。多虧了這一點, 康普頓於 1927 年獲得諾貝爾物理學獎。.

透過我們進行的實驗,他們表明,在奈米級矽晶體內操縱可見光會導致半導體體內產生類似的光學相互作用。

要了解互動的開始, 有必要回到20世紀初。在此期間,後來獲得1930年諾貝爾物理學獎的印度著名物理學家CV拉曼試圖以可見光複製康普頓的實驗。然而,他面臨一個重大障礙:電子動量與可見光子動量之間的顯著差異。

儘管遇到挫折,拉曼對液體和氣體中非彈性散射的研究發現了振動拉曼效應,該效應 現已廣受認可。因此,光譜學作為研究物質的重要技術,通常稱為拉曼散射。

拉曼電子散射

光的新屬性

合著者、歐文大學化學教授 Eric Potma(Eric Potma)解釋說,無序矽中光子動量的揭示可歸因於一種電子拉曼散射。然而,與傳統的振動拉曼不同, 電子拉曼包含電子的不同起點和終點,這種現像以前只在金屬物質中觀察到。

在他們的實驗室中,研究人員製作了不同透明度的矽玻璃樣品,從非晶態到晶態。為了進行實驗,他們使用了 300 奈米厚的矽膜,並引導精確聚焦的連續波雷射光束,並以掃描運動移動雷射光束,刻出一系列直線。

提交時 在溫度低於攝氏500度的某些地區,透過此製程生產出均勻的交聯玻璃材料。 相反,當溫度超過500℃的閾值時,就會形成不同的半導體玻璃。這種有趣的「輕質泡沫薄膜」使科學家能夠在奈米尺度上仔細檢查電子、光學和熱特性的微小波動。

根據菲什曼的說法,這項特殊的工作對我們目前對光和物質如何相互作用的理解提出了挑戰, 強調光子動量在此過程中所扮演的重要角色。

電子和光子之間的相互作用在混沌系統中由於它們的矩的排列而增強,這種現像以前被認為只發生在經典康普頓散射中的高能量伽馬光子中。這項突破性的發現為擴大傳統光譜學的應用範圍開啟了新的可能性。它超出了化學分析的常見應用,例如結構研究中使用的傳統振動拉曼光譜。這項發現強調了在檢查光子攜帶的資訊時考慮光子動量的重要性。

印刷光

光的屬性

當閃電擊中缺乏曲率的表面時,會留下明顯的新月形狀。這項觀察結果使科學家發現,螺旋形光柱最前部的光子表現出圍繞 它的核心比放置在光束後面的光子相對慢。 這項發現有效地為這種特殊現象提供了合理的解釋。

來自西班牙和美國不同機構的一組科學家得出了令人興奮的結論。他們發現了一種迄今為止未知的光特性,他們稱之為「自動耦合」。這種特性可以與細長的螺旋線或螺旋線進行比較,讓人想起彈簧。該研究結果發表在《科學》雜誌上,標題為“具有時變軌道角動量的極紫外線光束的產生”,有可能為突破性的技術進步鋪平道路。

科學家們根據先前的實驗得出了這個發現。這些實驗 涉及將兩束雷射同時射入氬氣雲中。透過這樣做,光線被迫組合並形成統一的光束。這使得科學家意識到光可以對被照亮的物體施加可偵測到的壓力。這項原理將推動太陽帆穿越太空。

我希望透過這些資訊您可以更了解科學家發現的光的新特性。


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