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盖世汽车 09-21

斯坦福大学减缓 / 控制光线 可应用于自动驾驶汽车激光雷达

盖世汽车讯 光的速度非常快,而这种速度对于快速交换信息至关重要,不过,当光穿过材料时,其激发原子和分子的机会就会变得非常小。如果科学家能够减慢光粒子或光子的速度,就可以为一系列新技术应用打开大门。

图片来源:斯坦福大学

据外媒报道,近日,斯坦福大学(Stanford)的研究人员就展示了一种可显著降低光速的新方法,与在回声室将声音 " 抓住 " 并随意引导声音传播的方向一样。斯坦福大学材料科学与工程系副教授 Jennifer Dionne 在实验室中,将超薄硅片构造成纳米大小的条棒,利用共振捕获光线,然后再释放光线或重新定向。此类 " 高质量因子 "(high-quality-factor)或 " 高 Q" 谐振器可能可以创造操控和使用光的新方法,实现量子计算、虚拟现实和增强现实、光学 WiFi,甚至检测 SARS-CoV-2 病毒等应用。

在操纵光之前,需要打造谐振器,这其实带来了很多挑战。

该设备的核心部件是一层极薄的硅,可以高效地捕获光线,对近红外光的吸收率也很低,而科学家们正想控制近红外光。硅放在透明材料晶片(如蓝宝石)上,研究人员将电子显微镜的 " 针头 " 置于晶片上蚀刻纳米天线图案。此种图案必须划得尽可能平滑,因为此类天线需要像回音室的墙壁一样,而如果有缺陷就会抑制捕捉光线的能力。

最终,该设备的质量因子高达 2500,比以往任何类似设备的质量因子(质量因子是描述共振行为的一种度量,与光的寿命成正比)高出两个数量级(100 倍),从而可以实现各种技术应用。

例如,生物传感。单个的生物分子非常小,基本无法看到。但是,让光在一个分子中穿透成百上千次,可以极大地增加打造可探测散射效应的机会。

现在,研究人员们正致力于将此种技术用于探测 COVID-19 的抗原(能引发免疫反应的分子)和抗体(在反应中,由免疫系统产生的蛋白质)。此种高质量因子纳米谐振器还可以让每个天线单独工作,以同时探测不同类型的抗体。

此外,该项技术还可用于通常用于自动驾驶汽车的激光雷达,以及在量子科学中发挥作用。

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