操控光散射或讓不透明材料變透明

在大量相互作用的量子發(fā)射器中會產(chǎn)生雙極—雙極耦合作用

科技日報訊 所有物體的顏色取決于光在其表面發(fā)生的散射方式。通過操控光散射，控制從物體穿過和反射的光的波長，就能改變它們的外觀。據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，最近，法國科學家開發(fā)出一種操控光散射的新方法。按他們的理論，在大量相互作用的量子發(fā)射器中會產(chǎn)生復雜的雙極—雙極耦合作用，由此會使一些不透明材料變得透明。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《物理評論快報》上。

“本研究的重要意義在于發(fā)現(xiàn)了一種非常整齊的現(xiàn)象，稱為雙極—誘導電磁透明性（DIET），可用來控制光在光激活介質(zhì)中的傳播。”論文合著者、巴黎第十一大學教授埃里克·查倫說，“我們揭示了光在納米系統(tǒng)中的散射機理，是二能級原子/分子之間強烈耦合產(chǎn)生了整體反應(yīng)，改變材料參數(shù)就能操控這種反應(yīng)。只需適當調(diào)整構(gòu)成材料的原子/分子的相對密度，就能把一種不透明介質(zhì)在給定頻率光照下變得透明。”

在光激活介質(zhì)中，每個原子或分子都是一個“量子發(fā)射器”。科學家解釋說，由于電子分布不均勻，量子發(fā)射器都有兩極，一邊為正一邊為負。每個發(fā)射器經(jīng)受的電磁場不僅取決于射到它表面的光束，還有它所有鄰居輻射的全部電磁場。在量子發(fā)射器的密集“蒸氣”中，會產(chǎn)生很強的雙極—雙極耦合，其整體效果會帶來光與物體相互作用的增強。

研究人員從理論上證明了在密集蒸氣中，這種強雙極—雙極作用是可以被操控，由此可以控制其產(chǎn)生的散射光的光譜屬性，在特定頻率下介質(zhì)可能變透明，且一定程度上可控。

從根本上說，DIET來自量子發(fā)射器電磁波之間的退相干，而電磁誘導透明性（EIT）也是基于退相干，但是由激光而不是雙極—雙極相互作用引起的。研究人員希望DIET也有許多類似EIT的用途，通過與介質(zhì)相互作用產(chǎn)生慢速光或停止光，慢速光可用于信息傳輸、交換和高分辨率光譜儀等；而在阿秒（10-18秒）物理學領(lǐng)域，DIET有望用來在致密原子或分子氣體中產(chǎn)生高協(xié)波。

“我們的近期目標是在多能級原子或分子系統(tǒng)中尋找觀察DIET。”查倫說，“DIET為減慢光速提供了另一種方式，將來我們打算用DIET來研究慢速光，探索其用于信息處理方面的應(yīng)用。”（常麗君）