纳米粒子的形态（扭曲纳米粒子的光作用）
纳米粒子的形态（扭曲纳米粒子的光作用）测量三次谐波瑞利散射的装置图。由斩波器叶片调制的激光束通过偏振器和四分之一波片获得圆偏振光。长通滤波片从激光束中去除波长在≈950纳米以下的波长。光束聚焦到装有银纳米螺旋悬浮液的管体中，散射光垂直于入射光束被收集。带通滤波器用于选择检测所需波长范围内的光。巴斯大学物理系的研究人员领导的一个国际科学家小组在《 Laser & Photonic Reviews》 上发表了他们的研究，称已经找到了揭示被“禁止”颜色的新方法，发现了一种新的物理效应。为了达到更好、更准确的结果，他们“弯曲”了实验设备。同样，当某种颜色的光(频率fc)照射在材料上时，这些材料会产生谐波(光频率为2fc、3fc、4fc、5fc、6fc等)。光的谐波揭示了复杂的材料特性，可应用于医学成像、通信和激光技术。例如，每一个绿色激光指示器实际上几乎都是红外激光指示器，这些光于人眼是不可见的。我们看到的绿光其实是红外激光指示器的二
江苏激光联盟导读：
英国巴斯大学(University of Bath)的物理研究人员发现了一种与光和扭曲材料之间的相互作用有关的新物理效应，这一效应可能会对通信、纳米机器人和超薄光学元件领域新兴的纳米技术产生影响。
当用红光照射时，三次谐波散射光(紫色)揭示金属纳米粒子的扭曲。
为了让大家了解这一相互作用，我们以琴声作类比。17、18世纪，意大利制琴大师Antonio Stradivari创造了一系列极优品质的乐器，其中最著名的当属 Stradivarius小提琴。使这些乐器的音乐输出既优美又独特的是它们特殊的音色（也称为音质）。所有乐器都有音色——当演奏一个音符(声音的初始频率记作fs)时，乐器会产生谐波(频率是初始频率的整数倍，即2fs、3fs、4fs、5fs、6fs等。).
同样，当某种颜色的光(频率fc)照射在材料上时，这些材料会产生谐波(光频率为2fc、3fc、4fc、5fc、6fc等)。光的谐波揭示了复杂的材料特性，可应用于医学成像、通信和激光技术。例如，每一个绿色激光指示器实际上几乎都是红外激光指示器，这些光于人眼是不可见的。我们看到的绿光其实是红外激光指示器的二次谐波(2fc)，是由内部的特殊晶体产生的。
在乐器和那些闪闪发光的材料中，有些频率是“受限制的”，像“禁区”一样，不能被听到或看到，而这主要是由于乐器或材料的主动作用。因为单簧管是直的圆柱形，所以它能抑制所有的偶次谐波(2fs、4fs、6fs等)。并仅产生奇次谐波(3fs、5fs、7fs等)。相比之下，萨克斯管具有圆锥形和弯曲的形状，允许所有谐波，并产生更丰富、更平滑的声音。
与此类似，当特定类型的光(圆偏振光)照射在液体中分散的金属纳米颗粒上时，光的奇次谐波不能沿着光方向传播，相应的颜色也被“禁止”。
巴斯大学物理系的研究人员领导的一个国际科学家小组在《 Laser & Photonic Reviews》 上发表了他们的研究，称已经找到了揭示被“禁止”颜色的新方法，发现了一种新的物理效应。为了达到更好、更准确的结果，他们“弯曲”了实验设备。
测量三次谐波瑞利散射的装置图。由斩波器叶片调制的激光束通过偏振器和四分之一波片获得圆偏振光。长通滤波片从激光束中去除波长在≈950纳米以下的波长。光束聚焦到装有银纳米螺旋悬浮液的管体中，散射光垂直于入射光束被收集。带通滤波器用于选择检测所需波长范围内的光。
领导这项研究的 Ventsislav Valev教授说：“纳米粒子或分子的扭曲可以通过光的偶次谐波来揭示，这个想法是由 David Andrews在42年前首次提出的。我们对此进行了论证和发展，发现纳米粒子的扭曲也可以在光的奇次谐波中观察到。以音乐作比，研究生命的元素——水中扭曲分子(DNA、氨基酸、蛋白质、糖等)和纳米粒子的科学家以给定频率照亮它们，最终结果要么观察到了相同的频率，要么观察到了噪音(不和谐的部分泛音)。我们的研究开启了对这些扭曲分子的谐波信号的探索。所以，我们可以第一次欣赏他们的‘音色’。”Andrews本人称之为应用光子学领域的重大突破！
“从实用的角度来看，我们的结果提供了一种简单、便利的实验方法，以实现对光和扭曲材料之间相互作用。这种相互作用是通信、纳米机器人和超薄光学元件中新兴纳米技术的核心。例如，纳米粒子的“扭曲”可以决定信息位的值。它也存在于纳米机器人的推进器中，可以影响激光束的传播方向。此外，我们的方法适用于微小的光照量，适用于分析天然化学产品，从而用于新药研发。”
来源：The nanophotonics orchestra presents: Twisting to the light of nanoparticles，Laser & Photonics Review，DOI10.1002/lpor.202100235
江苏激光联盟陈长军原创作品！
