Лента TH Новости Глобальные вызовы


Доказать невозможное

∴ 156

Просветив тонкую пленку воды ультракороткими лазерными импульсами, физики продемонстрировали, что жидкая вода может генерировать волны терагерцового (ТГц) излучения, которые в настоящее время исследуются в беспроводной передаче данных, контроле промышленного качества и снятия изображений с высоким излучением.

829

Результат удивителен тем, что объемная вода является сильным поглотителем света в частотном диапазоне ТГц, и поэтому в течение долгого времени казалось маловероятным, что жидкая вода может служить источником ТГц-излучения. Однако исследователи ранее показали, что вода может излучать свет на других частотах, включая белый свет, и что водяной пар может излучать ТГц-волны. Ключом к получению жидкой воды для генерации ТГц -волн, как показали ученые в новом исследовании, является использование очень тонкой (менее 200 мкм) свободной текучей пленки.

Хотя в настоящий момент, возможно, слишком рано прогнозировать какие-либо промышленные или коммерческие приложения для нашей работы, я думаю, что это последний фрагмент головоломки. Твердые, газовые и плазменные виды среды были использованы для генерации ТГц-волн. Но с жидкостью мы работаем впервые.
Глава исследования, Ксай-Ченг Жанг, Рочестерского Университета, институт оптики в Нью-Йорке.

В своих экспериментах исследователи сосредоточили фемтосекундные лазерные импульсы внутри водной пленки. Лазерные импульсы создают плазму в водной пленке, которая ионизирует молекулы воды, генерирует свободные электроны и в конечном итоге излучает ТГц-излучение.

Предыдущие исследования показали, что ТГц-волны могут генерироваться из нескольких других источников, включая воздушную плазму. Однако ученые в новом исследовании обнаружили, что ТГц-излучение воды имеет очень разные характеристики по сравнению с ТГц-излучением из плазмы. Например, длительность лазерного импульса увеличивает количество энергии излучения ТГц, генерируемого из воды, но для воздушной плазмы верно противоположное: более короткий импульс увеличивает ТГц-излучение. Ученые также обнаружили, что при удалении от нормального падающего угла оптического возбуждения сила излучения ТГц от воды зависит от поляризации лазерного луча, тогда как излучение ТГц от воздушной плазмы является поляризационно-независимым.

Исследователи объясняют, что эти наблюдения не могут быть полностью объяснены современным пониманием механизмов, участвующих в генерации ТГц-волны. Они ожидают, что дальнейшее исследование взаимодействия между лазером и водой приведет к лучшему пониманию физики и, возможно, к новым сферам применения.

Филипп Дончев