英國格拉斯哥大學的研究團隊從云層散射陽光的現象中獲得靈感,開發出一種創新技術,能夠有效引導甚至讓光線“拐彎”。這項技術有望在醫學成像、冷卻系統乃至核反應堆等領域實現重大突破。相關研究成果發表在最新一期《自然·物理學》雜志上。
研究團隊指出,云、雪及其他白色材料對光的影響有著相似之處:當光子照射到這些物體表面時,幾乎無法穿透并會向四面八方散射。例如,陽光照射到積雨云上時,光線會從云頂反射,使這部分云層顯得明亮潔白;而到達云底的光線則很少,導致云底呈現灰暗色。
為了模擬這一自然現象,研究團隊利用不透明白色材料,通過3D打印技術制造出一種新型材料,并在材料內部構建了一些細小隧道。當光線照射到這種材料上時,會進入這些隧道并散射。然而,與自然界的散射不同,光子不會隨機向各個方向散射,而是被不透明材料引導回隧道內。通過這種方法,他們成功創建了一系列能夠有序引導光線的材料。
與傳統的固體材料相比,這種新材料將光的透射率提高了兩個數量級以上,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現長距離傳輸,但其方法簡單且成本低廉,具有顯著優勢。
研究團隊強調,這種彎曲光線的技術可以利用現有的半透明結構,如脊柱內的肌腱和液體,為醫學成像開辟全新途徑。新技術還可以用于引導熱量和中子,適用于冷卻系統和核反應堆等多個工程領域。