Дослідники зробили неможливе: згенерували терагерцеві хвилі з води
Можливе неможливе
Міжнародна команда дослідників тільки що зробила, здавалося б, неможливу: генерувати хвилі терагерц (THz) з води.
терагерцовий хвилі являють собою тип випромінювання з довжиною хвилі, меншою, ніж мікрохвилі, але довше інфрачервоних світлових хвиль. Дослідники використовують лазерне світло для генерації THz-хвиль, і оскільки вода має тенденцію поглинати велику частину світу в діапазоні частот хвиль ТГц, більшість вважає, що його ніколи не можна використовувати в якості джерела ТГц-випромінювання.
Однак, грунтуючись на цьому новому дослідженні від Xi-Cheng Zhang - кафедрі оптика Parker Givens в Університеті Рочестера, Університеті Капітал-Гарден в Пекіні і Університеті ITMO в країні-агресорі, - і решті його дослідницькій групі, що Вже не так. Їх робота була опублікована в «Листах прикладної фізики».
Експериментальна установка, яка використовується для фокусування фемтосекундних лазерних імпульсів в тонку плівку води. (Зображення: Американський фізичний інститут)
Використовуючи те, що вони вже знали про світловипромінюючих здібностях води, Чжан і його команда вирішили, що їм необхідно знімати Фемтосекундний лазерні імпульси в дуже тонку плівку проточної води для свого експерименту.
Стрільба послідовної серії з них менше однієї трильйонної частки імпульсів в довжину в водну плівку створила плазма, яка потім іонізованого молекули води і генерувала вільні електрони. Ці електрони в кінцевому підсумку почали випромінювати THz-випромінювання.
Використання THz Waves
Дослідники не тільки змогли генерувати терагерцеві хвилі з нового середовища, але також виявили ключова відмінність між нею і ще одним широко використовуваним: повітряної плазмою.
При використанні більш коротких лазерних імпульсів збільшується кількість генерації ТГц-хвилі в повітряної плазмі, в воді навпаки. Крім того, положення лазера не впливає на інтенсивність хвилі в повітряної плазмі, а сила хвиль у воді змінюється, коли лазер розташований по-різному.
«Використання води для генерації THz-хвиль - це один крок до розуміння ролі води в цьому частотному діапазоні», - пояснив Чжан Phys.org. «Раніше ми намагалися уникнути води в більшості додатків THz. Тепер ми, швидше за все, будемо використовувати воду для генерації інтенсивних THz-хвиль».
В даний час дослідники вивчають численні потенційні додатки для терагерцових хвиль, включаючи бездротову передачу даних і візуалізацію з високою роздільною здатністю. Проте, включення нових досліджень Чжана може не відбутися якийсь час, поки команда ще не може повністю пояснити глибину генерації хвилі THz з води.
Вони сподіваються, однак, що подальше вивчення того, як взаємодіють лазери і вода, надасть необхідні відповіді, а також призведе до практичного використання того, що вони дізнаються.
«Хоча зараз може бути занадто рано прогнозувати будь-які промислові або комерційні додатки для нашої роботи, я думаю, що це останній фрагмент головоломки», - сказав Чжан. «Тверді, газові та плазмові були використані для генерації THz-хвиль вже, але не для рідини. З рідиною, особливо водою, чотири стану речовини тепер використовувалися в якості джерел ТГц.»
Література: Phys, AIP Applied Physics Letters
