走进科学
发现了一种之前未见过的光波动形式
如果说当今的诺贝尔物理学奖得主堪比高山峻岭,那牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦等寥寥数人就是天上的日月星辰。
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831〜1879),出生于苏格兰爱丁堡,是举世闻名的物理学家和数学家。1847年,他16岁从中学毕业,进入爱丁堡大学深造,那是苏格兰的最高学府。以他的名字命名的方程组——麦克斯韦方程组,是科学史上自经典力学体系之后的又一次最伟大综合,也是后世的相对论和场论的来源之一;直到现在,还可从中挖掘出无数珍宝。
来自爱丁堡大学和宾夕法尼亚州立大学的科学家和工程师借助麦克斯韦方程组,通过分析光波与某些天然存在的或人造晶体的相互作用,发现了一种之前未知的现象。
这种现象——最近被命名为Dyakonov-Voigt波——可以有一系列现实的应用,例如改良用于筛选血液样本的生物传感器或开发出更有效传输数据的光纤电路。
他们发现Dyakonov-Voigt波产生于特定的区域——那里被称为介质界面——晶体与另一种材料——如油或水——相互接触的区域。研究人员指出,只能使用特定类型的晶体制造出Dyakonov-Voigt波,这些晶体展现出的光学特性依赖于光通过它们的方向。
该团队利用麦克斯韦方程组建立起数学模型,确定了光波的独特属性。自19世纪中期以来,关于光与晶体相互作用的研究全部都建立在麦克斯韦的工作之上。
Dyakonov-Voigt分别来自于两位当代顶尖科学家的名字,科学家团队发现,此类光波只沿着一个方向传播,同时,随着离界面越来越远,会逐渐消失——被称为衰变的过程。其他类型的所谓表面波衰减得更快并且在多个方向上行进。
联合领导这项研究的爱丁堡大学数学学院的Tom Mackay博士指出:“Dyakonov-Voigt波为我们更深一步理解光与复杂材料的相互作用提供了一个台阶,并为一系列技术指明了前进的方向。”
该研究发表在《英国皇家学会会刊A》。