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光子如雪也能崩塌

2021-02-22

科学导报 2021年9期
关键词:研究

寂静的雪山,随着一声“咔嚓”的轻响,雪层断裂,“白色妖魔”呼啸而下,巨大的力量能将将所过之处扫荡殆尽,自然界的雪崩危害巨大,能摧毁森林、威胁人类。实际上,雪崩并非雪花专有,光子也能发生雪崩,同样的能量喷涌,带来的却是革命性的应用。

近日,研究人员开发出了第一个证明“光子雪崩”的纳米材料,这可能会在传感、成像和光探测等方面带来新的应用。相关论文1月14日刊登于《自然》。

“之前没有人在纳米材料中看到过这样的‘雪崩行为。”该研究负责人、美国哥伦比亚大学机械工程副教授James Schuck说,“我们在单纳米粒子水平上研究了这些新的纳米材料粒子,从而证明雪崩行为可以发生在纳米材料中。”

他还提到,这种极致敏感可能会带来难以置信的变革。例如,想象一下,如果能感知化学环境的变化,比如分子物种的变化或实际存在情况,我们甚至能检测出冠状病毒和其他疾病。

荷兰乌德勒支大学的Andries Meijerink和Freddy T. Rabouw在相關评论文章中提到,“这一发现将引领对其他能产生光子雪崩的纳米晶体的研究。这些新型纳米粒子的前景是光明的。”他们未参与该研究。

1、看,它们都雪崩

雪崩过程是由一系列小扰动触发的一连串事件,它可以在除真实积雪崩塌之外的许多现象中被发现,包括香槟泡沫的破裂、核爆炸、激光、神经元网络,甚至金融危机。

雪崩是非线性过程的一个极端例子,在这个过程中,输入或激励的变化会导致输出信号不成比例的变化,通常是不相称的大。……

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