新技术模拟云层散射让光线“拐弯”

发布时间:2024-12-05 12:33:47 来源: sp20241205

原标题:新技术模拟云层散射让光线“拐弯”

带有弯曲通道的3d打印材料能引导并散射光。图片来源:英国格拉斯哥大学

带有弯曲通道的3D打印材料能引导并散射光。图片来源:英国格拉斯哥大学

英国格拉斯哥大学的研究团队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、冷却系统乃至核反应堆等领域实现重大突破。相关研究成果发表在最新一期《自然·物理学》杂志上。

研究团队指出,云、雪及其他白色材料对光的影响有着相似之处:当光子照射到这些物体表面时,几乎无法穿透并会向四面八方散射。例如,阳光照射到积雨云上时,光线会从云顶反射,使这部分云层显得明亮洁白;而到达云底的光线则很少,导致云底呈现灰暗色。

为了模拟这一自然现象,研究团队利用不透明白色材料,通过3D打印技术制造出一种新型材料,并在材料内部构建了一些细小隧道。当光线照射到这种材料上时,会进入这些隧道并散射。然而,与自然界的散射不同,光子不会随机向各个方向散射,而是被不透明材料引导回隧道内。通过这种方法,他们成功创建了一系列能够有序引导光线的材料。

与传统的固体材料相比,这种新材料将光的透射率提高了两个数量级以上,并且能够使光线在弯曲路径中传播。虽然这种材料无法像光纤那样实现长距离传输,但其方法简单且成本低廉,具有显著优势。

研究团队强调,这种弯曲光线的技术可以利用现有的半透明结构,如脊柱内的肌腱和液体,为医学成像开辟全新途径。新技术还可以用于引导热量和中子,适用于冷却系统和核反应堆等多个工程领域。 (记者刘霞)

(责编:郝孟佳、李昉)