IT之家 11 月 9 日消息，由英国格拉斯哥大学物理学家从云层散射阳光的现象中获得灵感，开发出一种创新技术，能够有效引导甚至让光线“拐弯”。
这项技术有望在医学成像、散热系统乃至核反应堆等领域实现重大突破。相关研究成果已于 11 月 1 日发表在《自然・物理学》杂志上（IT之家附 DOI:10.1038 / s41567-024-02665-z）。
简单来说，该团队发现的“波导”效应类似于光纤电缆，但它依赖于光的散射而非反射过程。在这里，光会通过一个弱散射材料的固体核心传输，而该固体核心又被包裹在另一种散射更强的材料中。这种材料之间散射特性的差异能够将光限制在核心内，并使其能够以出乎意料的高精度进行传导。
格拉斯哥大学极端光研究小组丹尼尔・法西奥（Daniele Faccio）教授表示：高积云通常在最高处呈亮白色，在最低处则呈深灰色，这是因为阳光会通过云层内部无数的水滴散射开来。当光线穿过云层散射时会呈指数性衰减，使得底部变暗，而顶部则由于光的反射而变亮变白。
“我们开始思考能否以可控的方式利用这种散射效应，并用它来创建一条路径，以引导光穿过散射材料。”
因此，该团队使用 3D 打印机制造出了一种具有低散射核心的高散射不透明白色树脂结构，并开始进行试验。他们发现，与没有低散射核心的结构相比，通过低散射核心传输的光通量增加了 100 倍以上。他们展示了具有直线和曲线结构的现象，而且两者都呈现出了这种效果。
该团队还开发了一个综合数学模型来解释支撑其结果的扩散物理过程。值得注意的是，该模型与解释热量通过固体材料传输的方程式非常相似。由于这种理论，研究人员预计他们的新技术将具有更广泛的用途。
也就是说，除光线外，该研究还可以用于引导热量等领域，有望为计算系统中的热管理开辟新的应用。此外，它还可以限制粒子如中子而不是光波，因此还可以在核技术中找到应用。
该论文的主要作者、极端光研究小组成员 Kevin Mitchell 博士说：“这项研究的优势在于我们采取了全面方法来探索完全新的引导光方法的可能性。我们从一个关键问题开始，通过实验进行演示，然后用严格的数学方法进行证明。现在我们已经建立了坚实的实践和理论基础，我们将继续探索如何找到新的方法来使用它。”
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