新型納米裝置將光子變為機械能

研究人員日前研制出一種納米裝置，能夠在遭遇激光時產生振動。這種設備非常靈敏，甚至能夠感知單個光子的能量。研究人員相信，它將加速光學通訊系統的發展，同時幫助科學家更為精密地探知物質的一些基本屬性。
      據美國《科學》雜志在線新聞報道，偏振光束似乎沒有實現機械功的能力（這是因為光子作為光波的載體是沒有質量的），但是它們在原子水平上卻能夠達到一個驚人的數量。例如，科學家目前已經能夠利用激光捕捉、控制及操作單個的原子。現在的問題是相同的原理是否能夠作用于納米量級——其成分要比原子水平大得多，但在大小上仍然僅相當于一米的十億分之一。

      這也正是美國帕薩迪納市加利福尼亞州理工學院（Caltech）的一個研究小組試圖要解決的問題。首先，研究人員制造了一對外部覆蓋著硅微芯片材料的厚度僅為幾百納米的支架。隨后，他們利用化學手段在每個支架的表面腐蝕了一連串的小洞。研究小組將這一裝置稱為“拉鏈空穴”，這是因為它與一個拉鏈看起來很像。研究人員在5月14日出版的《自然》雜志上報告說，這些小洞能夠引導和捕捉激光束的能量，同時使裝置產生振動。而振動的頻率取決于激光轟擊支架的強度，參與該項研究的Caltech的物理學家Oskar Painter這樣表示。

      這一裝置的表現就像是一部音頻揚聲器，后者隔膜的振動取決于放大器傳送的電子信號的強度。相反，像擴音器一樣，拉鏈空穴能夠通過自身的振動改變光的強度。Painter指出，總體而言，這些功能使得拉鏈空穴能夠扮演一部完全由光控制的微型無線電發射機和接收機的角色，但它同時要比類似大小的電子裝置擁有更大的操作范圍。

      德國加興市馬普學會量子光學研究所的物理學家Tobias Kippenberg表示，科學家可以利用這種納米量級的裝置探究物質在量子范圍的屬性，而這是普通電子裝置無法實現的。Painter解釋說，由于這種裝置的振動發生頻率在每秒鐘1000萬次到1.5億次之間，因此能夠極大地改善原子力顯微鏡的分辨能力。用這種裝置來研究分子和原子，每秒鐘可以完成數千次操作。Kippenberg表示：“這種裝置在基礎研究和新應用上都具有光明的前景。”