據(jù)外媒報(bào)道，康奈爾大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出能將激光脈沖轉(zhuǎn)換為高次諧波頻譜的納米結(jié)構(gòu)，這為高分辨率成像和研究阿托秒尺度上的物理過(guò)程的新科學(xué)工具鋪平了道路。

　　長(zhǎng)期以來(lái)，高次諧波頻譜一直被用于將脈沖激光中的光子合并成一個(gè)能量更高的超短光子并產(chǎn)生用于各種科學(xué)目的的極端紫外線和X射線。

　　傳統(tǒng)上，氣體被用作諧波源，但由工程學(xué)院應(yīng)用和工程物理學(xué)教授Gennady Shvets領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組指出，工程納米結(jié)構(gòu)在這方面有一個(gè)光明的前景。相關(guān)研究報(bào)告已發(fā)表在《Nature Communications》上。

　　據(jù)了解，該研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的納米結(jié)構(gòu)構(gòu)成了超薄共振磷化鎵超表面，其克服了氣體和其他固體中產(chǎn)生高次諧波的許多常見問(wèn)題。磷化鎵材料允許所有階的諧波而不重新吸收它們，并且這種特殊的結(jié)構(gòu)可以跟激光脈沖的整個(gè)光譜相互作用。

　　Shcherbakov表示：“實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要使用全波模擬技術(shù)對(duì)超表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。我們仔細(xì)選擇了磷化鎵顆粒的參數(shù)來(lái)滿足這一條件，然后采用了定制的納米制造流程來(lái)揭示它。”

　　得到的結(jié)果是納米結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生偶次諧波和奇次諧波--這是大多數(shù)其他諧波材料的極限--涵蓋了1.3到3電子伏之間的廣泛光子能量。這種破紀(jì)錄的轉(zhuǎn)換效率使得科學(xué)家們能夠通過(guò)一次激光照射來(lái)觀察材料的分子和電子動(dòng)力學(xué)從而幫助保存可能被多次高能照射降解的樣品。

　　這項(xiàng)研究是首次觀察由單一激光脈沖產(chǎn)生的高次諧波輻射，這使得超表面能夠承受高功率--比以前在其他超表面顯示的高出5到10倍。

　　Shcherbakov指出：“這為在超高磁場(chǎng)中研究物質(zhì)提供了新的機(jī)會(huì)，這在以前是不容易實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)我們的方法，我們?cè)O(shè)想人們可以研究超表面以外的材料--包括但不限于晶體、2D材料、單原子、人工原子晶格和其他量子系統(tǒng)。”

　　現(xiàn)在，研究小組已經(jīng)證明了使用納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生高次諧波的優(yōu)勢(shì)，他們希望通過(guò)將納米結(jié)構(gòu)堆疊在一起來(lái)取代固態(tài)源如晶體，以此來(lái)改善高次諧波器件和設(shè)施。