原標(biāo)題：新技術(shù)模擬云層散射讓光線“拐彎”

帶有彎曲通道的3D打印材料能引導(dǎo)并散射光。圖片來源：英國(guó)格拉斯哥大學(xué)

英國(guó)格拉斯哥大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)從云層散射陽光的現(xiàn)象中獲得靈感，開發(fā)出一種創(chuàng)新技術(shù)，能夠有效引導(dǎo)甚至讓光線“拐彎”。這項(xiàng)技術(shù)有望在醫(yī)學(xué)成像、冷卻系統(tǒng)乃至核反應(yīng)堆等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期《自然·物理學(xué)》雜志上。

研究團(tuán)隊(duì)指出，云、雪及其他白色材料對(duì)光的影響有著相似之處：當(dāng)光子照射到這些物體表面時(shí)，幾乎無法穿透并會(huì)向四面八方散射。例如，陽光照射到積雨云上時(shí)，光線會(huì)從云頂反射，使這部分云層顯得明亮潔白；而到達(dá)云底的光線則很少，導(dǎo)致云底呈現(xiàn)灰暗色。

為了模擬這一自然現(xiàn)象，研究團(tuán)隊(duì)利用不透明白色材料，通過3D打印技術(shù)制造出一種新型材料，并在材料內(nèi)部構(gòu)建了一些細(xì)小隧道。當(dāng)光線照射到這種材料上時(shí)，會(huì)進(jìn)入這些隧道并散射。然而，與自然界的散射不同，光子不會(huì)隨機(jī)向各個(gè)方向散射，而是被不透明材料引導(dǎo)回隧道內(nèi)。通過這種方法，他們成功創(chuàng)建了一系列能夠有序引導(dǎo)光線的材料。

與傳統(tǒng)的固體材料相比，這種新材料將光的透射率提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，并且能夠使光線在彎曲路徑中傳播。雖然這種材料無法像光纖那樣實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，但其方法簡(jiǎn)單且成本低廉，具有顯著優(yōu)勢(shì)。

研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，這種彎曲光線的技術(shù)可以利用現(xiàn)有的半透明結(jié)構(gòu)，如脊柱內(nèi)的肌腱和液體，為醫(yī)學(xué)成像開辟全新途徑。新技術(shù)還可以用于引導(dǎo)熱量和中子，適用于冷卻系統(tǒng)和核反應(yīng)堆等多個(gè)工程領(lǐng)域。 （記者劉霞）