轨道光研究促光捕获材料新应用

　　有一种微小的晶体材料能把光困在内部，成为闭合的周期性轨道光（orbiting  light），这种光捕获材料正吸引科学家越来越多的关注。最近，美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校科学家详细阐述了被捕获的光在纳米晶体内的表现。相关论文发表在《纳米快报》上。

    　  据物理学家组织网近日报道，该校物理学教授迈克尔·福格勒和同事去年证明了光可以存储在一种叫做六方氮化硼的纳米晶体颗粒内。在六方氮化硼晶体中，硼原子和氮原子形成六边形的层状晶格，能以一种不寻常的方式弯曲电磁能量。

  　   光粒子也叫极化声子，它们在晶体颗粒中反弹时并不遵守标准反射定律，其运动也不随机。研究称，极化声子光线会按照材料的原子结构沿固定角度路径射出，进而导致有趣的共振。福格勒说：“大部分情况下，被捕获的极化声子光线的轨迹是盘绕回旋的，然而在特定频率下，它们会变成简单闭合的环形轨道。”

  　   当轨迹闭合时，会出现电场被大大增强的“热点”区域。研究小组发现，在类似球体的晶体颗粒内部，这些“热点”会形成精细的几何花纹。

  　   研究人员还分析了光被封存在材料内部的方式，发现决定花纹和特殊频率的不是材料球体的大小，而是其形状。分析还显示，有一个参数决定了极化声子光线从球面射出的固定角度。

  　   这些分析为研究小组早期观察的捕获光提供了理论解释。福格勒和同事说，可以用实验来证明他们对轨道光的预测。目前，他们正在探索六方氮化硼的实际用途，希望能用它来操纵光线。这种作用原理有助于指导实际应用，如用于高分辨率彩色过滤和光谱成像的纳米共振器、亚衍射成像的超透镜、红外光子源等。