本刊編譯整理

　　倫斯勒理工學(xué)院（RPI）的研究人員制造出了一種比頭發(fā)絲還寬的裝置，它將幫助物理學(xué)家研究物質(zhì)和光的基本性質(zhì)。他們的研究成果發(fā)表在《自然納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）雜志上，還有助于開發(fā)更高效的激光器，這種激光器被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療和制造等領(lǐng)域。該裝置由一種名為光子拓?fù)浣^緣體的特殊材料制成。

　　光子拓?fù)浣^緣體可以引導(dǎo)光子（構(gòu)成光的波狀粒子）進(jìn)入材料內(nèi)部專門設(shè)計(jì)的界面，同時(shí)還能防止這些粒子通過材料本身發(fā)生散射。

　　量子模擬與激光開發(fā)

　　由于這種特性，拓?fù)浣^緣體可以使許多光子相干地像光子一樣行動(dòng)。這些設(shè)備還可用作拓?fù)?“量子模擬器”，即研究人員可以研究量子現(xiàn)象（在極小尺度上支配物質(zhì)的物理定律）的微型實(shí)驗(yàn)室。

　　“我們創(chuàng)造的光子拓?fù)浣^緣體是獨(dú)一無二的。它能在室溫下工作。這是一個(gè)重大進(jìn)步。以前，人們只能使用昂貴的大型設(shè)備在真空中對(duì)物質(zhì)進(jìn)行超冷卻，才能研究這種機(jī)制。許多研究實(shí)驗(yàn)室都沒有這種設(shè)備，因此我們的設(shè)備可以讓更多人在實(shí)驗(yàn)室里從事這種基礎(chǔ)物理研究。”倫斯勒理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系助理教授、《自然納米技術(shù)》研究報(bào)告的資深作者Wei Bao 談到。

　　Bao 補(bǔ)充說：“我們的室溫設(shè)備閾值——使其工作所需的能量——比以前開發(fā)的低溫設(shè)備低七倍，這也是在開發(fā)需要更少能量的激光器方面邁出的有希望的一步。”

　　制造技術(shù)和觀察結(jié)果

　　倫斯勒理工學(xué)院的研究人員利用半導(dǎo)體行業(yè)制造微芯片的相同技術(shù)制造出了新型設(shè)備，這種技術(shù)包括將不同種類的材料逐個(gè)原子、逐個(gè)分子地分層，以制造出具有特定性能的理想結(jié)構(gòu)。

　　為了制造這種裝置，研究人員在鹵化物透輝石（一種由銫、鉛和氯組成的晶體）上生長出超薄板，并在上面蝕刻出帶有圖案的聚合物。他們將這些晶體板和聚合物夾在各種氧化物材料的薄片之間，最終形成了一個(gè)厚約2微米、長寬均為100 微米的物體（人類頭發(fā)的平均寬度為100微米）。

　　當(dāng)研究人員用激光照射該裝置時(shí)，在材料設(shè)計(jì)的界面上出現(xiàn)了一個(gè)發(fā)光的三角形圖案。這種圖案由裝置的設(shè)計(jì)決定，是激光拓?fù)涮匦缘慕Y(jié)果。

　　結(jié)論和未來展望

　　“能夠在室溫下研究量子現(xiàn)象是一個(gè)令人興奮的前景。Bao 教授的創(chuàng)新工作表明，材料工程學(xué)可以幫助回答一些科學(xué)上的重大問題。”倫斯勒理工學(xué)院工程學(xué)院院長Shekhar Garde 表示。

關(guān)注讀覽天下微信， 100萬篇深度好文， 等你來看……