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美科学家让激光从蛋白质分子粗细的小孔穿过


2009/9/2  编辑:佚名 来源:本站整理

新闻来源:科技日报

  据美国《每日科学》网站8月31日报道, 美国加州大学伯克利分校制出世界最小半导体激光器, 能使激光从一个蛋白质分子粗细的小孔中穿过。 相关论文8月30日在线发表在《自然》杂志网站上。 该成果在激光物理学领域具有里程碑式的意义, 将有可能开创光学研究的新时代。

  加州大学伯克利分校纳米科学与工程中心主任张翔(音译)说:“该研究打破了传统意义上对激光极限的认识, 在生物学、通信和计算机领域有着广泛的应用前景。 ”

  据了解, 在分子生物学上, 纳米级的激光可用于对DNA分子进行探测和控制;在通信领域可大幅提高基于光传导的信息传送速度和带宽;在光学计算机领域对现有技术也有极大的促进作用。

  在传统观点看来, 包括激光在内的电磁波最细只能聚焦到其波长的一半。 经过努力, 科学家们找到了一种将电子和光子相互震荡并让其沿着金属表面传 播的方法, 才将激光压缩到几十纳米细, 这种沿着金属表面传播的电磁表面波就是表面等离子体。 此后各国科学家开始竞相建造等离子体激光器, 但由于金属内在电 阻的干扰, 表面等离子体在产生后极易衰减, 研究人员不得不为此再制造磁场以汇聚光线。

  张翔和他的研究小组破解了这个难题。 他们用比头发丝还要细1000倍的硫化镉纳米丝在金属银的表面分隔出一个5纳米宽的缝隙。 在这个结构中所 产生的激光比其波长小20倍。 由于光能主要集中在这个极为狭小的缝隙中, 其在传播中损耗也被降到了最低。 自发辐射率的增加程度是衡量该设备的一个重要指 标, 在这项研究中, 研究人员在该设备5纳米的间隙中测量到了6倍的自发辐射率。

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