科学家“打破”物理定律:把光引向了本达不到的地方

2021年05月09日 11:23 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,被送入“光子晶体”的光无法进入到比布拉格长度(Bragg length)更深的地方。在晶体深处,某种颜色范围的光可能根本不存在。不过,来自特文特大学、爱荷华大学和哥本哈根大学的研究人员成功“打破”了这条定律。

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他们使用一种程序设计的模式将光引导到一个晶体中并证明它可以到达远超布拉格长度的地方。他们在《Physical Review Letters》上发表了他们的这一发现。

光子晶体具有在硅中蚀刻纳米孔的规则模式。它们通常被设计成镜子,用于特定颜色范围的光。在水晶内部,这些颜色的光是禁止的,即使能在晶体中放置一个原子,在那里通常会发出一种颜色,它也会停止发光。所谓的布拉格长度则是根据一个众所周知的物理定律所允许的光传播的最大距离。

这种特性可以用于制造特定波长的完美镜子,但它也有助于改善太阳能电池。不过如果任何地方有“禁止”的标志,人们总是会忍不住去那里。这就是研究人员所做的,他们证明了光可以穿透光子晶体,且能去的位置比布拉格长度要深得多。

研究人员通过使用预先编程的光以及在创建纳米结构时总会出现的小瑕疵成功地做到了这一点。这些缺陷导致光波在晶体内部随机散射。研究人员对光线进行了编程,从而使光子晶体内的每个位置都能到达。他们甚至还在布拉格长度5倍的地方展示了一个亮点,在那里,光被增强了100倍,而不是减少了100倍到1000倍。

这一显著的结果可以用于制造稳定的量子比特以应用到光驱动的量子计算机。另外,这种“禁止效应”也可以用于微型芯片光源和激光器。

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