让光听话！新技术实现光按需传播

2024-11-09 14:40:32 作者：姚立伟

11月9日，由英国格拉斯哥大学物理学家研究开发出一种创新技术，该技术能够有效引导甚至让光线“拐弯”。这项研究有可能在医学成像、散热系统以及核反应堆等领域取得突破性进展。

根据该团队的发现，所谓的“波导”效应类似于光纤电缆，但是它依赖于光的散射而非反射过程。在这个过程中，光会通过一个弱散射材料的固体核心传输，并被另一种具有更强散射特性的材料包裹。由于这种差异，使得光能够在核心内以超出预期的精度进行传导。

格拉斯哥大学极端光研究小组的丹尼尔·法西奥教授表示：“高积云通常在最高处呈亮白色，在最低处则呈深灰色，这是因为阳光会通过云层内部无数的水滴进行散射。”

为了探索如何利用这种散射效应来创建一条路径引导光线穿过散射材料，该团队使用3D打印机制造了一种具有低散射核心和高散射不透明白色树脂结构，并进行了试验。他们发现，与没有低散射核心的结构相比，通过低散射核心传输的光通量增加了100倍以上。他们展示了具有直线和曲线结构的现象，并且两者都呈现出了这种效果。

该团队还开发了一个综合数学模型来解释支撑其结果的扩散物理过程。值得注意的是，这个模型与解释热量通过固体材料传输的过程方程式非常相似。因此，研究人员预计他们的新技术将具有更广泛的用途。

论文的主要作者、极端光研究小组成员Kevin Mitchell博士说：“这项研究的优势在于我们采取了全面方法来探索完全新的引导光方法的可能性。我们从一个关键问题开始，通过实验进行演示，然后用严格的数学方法进行证明。现在我们已经建立了坚实的实践和理论基础，我们将继续探索如何找到新的方法来使用它。”