突破理论极限我国科学家提出超灵敏纳米探测新技术

时间:2021-11-16 00:32 作者:华体会体育官网
本文摘要:据科技日报报导,纳米粒子或病毒分子的灵敏观测技术,对环境监控、医学临床和防恐安全性等诸多领域有显著的实用价值。如,在大气污染物中,比起微米颗粒(PM2.5),纳米漂浮颗粒可穿透人体肺部细胞和血脑屏障,对身体健康的威胁更大。而目前,灵敏度最低的光学传感器可检测10纳米的微粒,已迫近理论无限大。近日,湖南师范大学教授景辉,明确提出了一种突破静态腔观测理论无限大的新方案,利用转动环形光学微腔,可使灵敏度超过目前最差的静态腔的3倍,从而观测到更加小的纳米颗粒。

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据科技日报报导,纳米粒子或病毒分子的灵敏观测技术,对环境监控、医学临床和防恐安全性等诸多领域有显著的实用价值。如,在大气污染物中,比起微米颗粒(PM2.5),纳米漂浮颗粒可穿透人体肺部细胞和血脑屏障,对身体健康的威胁更大。而目前,灵敏度最低的光学传感器可检测10纳米的微粒,已迫近理论无限大。近日,湖南师范大学教授景辉,明确提出了一种突破静态腔观测理论无限大的新方案,利用转动环形光学微腔,可使灵敏度超过目前最差的静态腔的3倍,从而观测到更加小的纳米颗粒。

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这一结果日前公开发表在美国光学学会的旗舰期刊《光学》上。该工作不仅对灵敏观测技术有显著实用价值,也为研究新型转动腔人工量子器件技术修筑了道路。根据光学传感器工作原理,当微粒附近传感器时会影响其中光的传播,进而影响光输入。

通过在输入末端观测光学输入的变化,就可实现微小粒子的检测。不过,就越小的微粒,引发的光学输入变化就越很弱,越不更容易被观测。目前实验学家已通过诱导光学力学系统或增大传感器体积等方法来提升灵敏度,但受光力学系统或器件体积不有可能无限增大的容许,这些技术方案不存在观测的理论无限大。

景辉的这一转动光学微腔方案,开拓性地明确提出了利用相对论萨格纳克效应,突破静态光学腔量子观测的理论无限大。相对于惯性的光学传感器,这种不倚赖光学力学系统或器件体积,仅有倚赖机械扭矩的转动腔传感器可明显强化微粒对光的影响,缩放光学输入的变化,进而突破量子观测理论无限大,构建超强高灵敏度观测。


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