據(jù)外媒報道，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程的新科學(xué)工具鋪平了道路。

　　長期以來，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)的一個研究小組指出，工程納米結(jié)構(gòu)在這方面有一個光明的前景。相關(guān)研究報告已發(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)對超表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行工程設(shè)計。我們仔細(xì)選擇了磷化鎵顆粒的參數(shù)來滿足這一條件，然后采用了定制的納米制造流程來揭示它。”

　　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)家們能夠通過一次激光照射來觀察材料的分子和電子動力學(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：“這為在超高磁場中研究物質(zhì)提供了新的機(jī)會，這在以前是不容易實(shí)現(xiàn)的。通過我們的方法，我們設(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，他們希望通過將納米結(jié)構(gòu)堆疊在一起來取代固態(tài)源如晶體，以此來改善高次諧波器件和設(shè)施。