科学家揭示非手性材料的光吸收特性

渥太华大学的研究人员发现了一项改变我们对光和材料认知的新发现。他们发现,工程化的非手性(对称)材料,称为非手性等离子体表面,可以根据光波前的偏振性质不同地吸收光。这令人惊讶,因为多年来,这类材料被认为对任何光学探测不敏感,并且不表现出选择性的吸收。这项研究是在过去一年中于渥太华大学高级研究综合体(ARC)进行的,由渥太华大学物理系教授Ravi Bhardwaj和博士生Ashish Jain领导。

合作者包括研究工程师Howard Northfield,加拿大结构光研究主席及物理学副教授Ebrahim Karimi,以及表面等离子光子学的大学研究主席兼电气工程教授Pierre Berini。研究团队使用了由Karimi教授的结构量子光学(SQO)小组开发的特殊光工具,并在Howard Northfield和Berini教授的协助下制造了必要的结构。

他们的研究结果表明,这种选择性吸收是由于光和材料的不同部分之间的相互作用而发生的。这项研究发表在《美国化学会纳米》杂志上。“几十年来,我们认为这些材料在吸收偏振光方面不会表现出任何差异,”Bhardwaj教授说,“但我们的研究表明,通过使用一种特殊的扭曲光,我们可以控制并调节这种吸收量,最高可达50%。”研究的关键点包括:打破陈旧观念:研究团队展示了非手性结构确实可以不同地吸收光,挑战了旧有观念。

精确控制:他们找到了精确控制这种吸收的方法,这可能在光学开关等技术中有用。提高效率:他们的特殊扭曲光改善了这些材料的光吸收效率。更易制造:非手性结构更易制作,这可能导致更好、更功能化的光学设备。新见解:研究提供了关于光如何与这些材料相互作用的更好理解。

Bhardwaj教授解释说,“我们的研究不仅驳斥了非手性结构不存在二色性的神话,还为通过增强光学计量学实现新一代基于等离子体的光谱学和传感开辟了大门。”这项工作在光学设备如传感器和开关方面有望取得重大进展。此外,Jain补充说,“这一发现很重要,因为它表明即便是对称材料也可以具有特殊的光吸收特性,开启了先进传感和测量技术的新可能性。”