據(jù)近日的莫斯科技術(shù)物理研究所新聞公告稱，俄羅斯和丹麥科學(xué)家首次在實(shí)驗(yàn)中觀察到等離激元納米顆粒現(xiàn)象。這一現(xiàn)象能使光聚集到納米級(jí)范圍內(nèi)，同時(shí)，在理論上可規(guī)避傳統(tǒng)聚光鏡的一大基本局限——衍射極限問(wèn)題。利用超級(jí)透鏡對(duì)光波進(jìn)行壓縮，可以研發(fā)速度超過(guò)電子設(shè)備的更小型信息載體設(shè)備。相關(guān)研究成果發(fā)表在《光學(xué)通訊》雜志上。
眾所周知，電子的質(zhì)量很小，但不等于零，因此無(wú)法立即使其運(yùn)動(dòng)。如果微電路使用光子代替電子，信號(hào)傳輸?shù)乃俣葧?huì)更快?，F(xiàn)在無(wú)法想象用光子產(chǎn)品代替電子微芯片，因?yàn)檫@樣的設(shè)備需要更小的尺寸。小型設(shè)備需要在更小的范圍內(nèi)控制光子，使光波局限在最小范圍。理想情況下需要將光聚集到小于波長(zhǎng)50%的范圍內(nèi)，這是常規(guī)透鏡無(wú)法做到的，因?yàn)橐呀?jīng)突破衍射極限。
莫斯科技術(shù)物理研究所、俄羅斯科學(xué)院微波半導(dǎo)體電子研究所和丹麥的科研人員合作，研發(fā)出一種超級(jí)透鏡，它能將光轉(zhuǎn)化成初始輻射長(zhǎng)度60%的特殊電磁波的形式，并能克服衍射極限問(wèn)題。研究人員制成的集約型金屬透鏡是一塊長(zhǎng)寬5微米、厚度為0.25微米的方形電介質(zhì)。透鏡安置在厚0.1微米金膜上，而在金膜的反面鑲嵌光柵。
莫斯科物理技術(shù)學(xué)院光子學(xué)和二維材料中心主任瓦連京·沃爾科夫解釋說(shuō)，用激光脈沖照射上述金膜時(shí)，金膜和電介質(zhì)之間的界面會(huì)產(chǎn)生等離極化激元，這是一種特殊的電磁振蕩現(xiàn)象，這種轉(zhuǎn)換使得表面等離激元極化子可以在亞波長(zhǎng)下聚焦，也就是說(shuō)局部照射比原激光脈沖更強(qiáng)。
俄羅斯科學(xué)院微波半導(dǎo)體電子研究所副所長(zhǎng)、莫斯科物理技術(shù)學(xué)院二維材料和納米器件實(shí)驗(yàn)室首席研究員德米特里·波諾馬廖夫解釋超透鏡的壓縮光波原理時(shí)稱，他們用計(jì)算機(jī)建模來(lái)選擇合適尺寸的介電粒子和金表面衍射光柵的特性，發(fā)現(xiàn)表面的等離激元波在電介質(zhì)的邊緣和中心處相位速度不同，從而形成了等離激元納米結(jié)構(gòu)——高密度極化子等離激元區(qū)域。他說(shuō)，這樣可以對(duì)局部進(jìn)行納米級(jí)的強(qiáng)光波照射來(lái)實(shí)現(xiàn)在芯片上集成光子和等離激元設(shè)備，這樣的信號(hào)載體設(shè)備輸送信號(hào)的速度比同類電子產(chǎn)品要快得多。
總編輯圈點(diǎn)
一個(gè)物點(diǎn)經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像，由于衍射限制，得到的其實(shí)是一個(gè)光斑。若兩個(gè)斑靠得太近，就會(huì)不好區(qū)分。要想突破它，就只能另辟蹊徑，用新方法或者新材料。俄羅斯科研人員嘗試將光轉(zhuǎn)化成初始輻射長(zhǎng)度60%的電磁波，突破衍射極限。費(fèi)這么大勁，是因?yàn)槿绻苡霉庑盘?hào)取代電信號(hào)來(lái)進(jìn)行信息處理，跑得飛起的光子能大幅提升計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度，也能大幅降低計(jì)算機(jī)功耗。只是因?yàn)楦缮鎲?wèn)題存在，光芯片和光計(jì)算機(jī)的微型化還有很長(zhǎng)的路要走。
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