在光學研究的奇妙世界裡，當光被「擠」進極其狹小的空間時，往往會展現出令人意想不到的奇妙特性。近日，斯坦福大學材料科學領域的一支精英研究團隊，在光操控技術上取得了重大突破，他們成功開發出一種納米級聲控光調製技術，通過聲音實現了對光的精準操控。
傳統觀念中，光與聲音似乎是兩個毫無關聯的領域，但斯坦福大學的研究團隊卻打破了這一固有認知。他們將光線限制在僅有數納米寬的微小間隙內，利用聲音的振動特性，實現了對光顏色和強度的精確控制。
雖然利用聲音操縱光並非首次被提出，但斯坦福大學的這項技術卻具有顯著的優勢。相較於傳統方法，它更加小巧、實用且功能強大。從工程學的角度來看，聲波具有極高的振動頻率，每秒可達數十億次，這使其在光操控方面具有巨大的潛力。然而，聲波產生的原子位移卻極其微小，大約比光的波長小 1000 倍。
為了放大聲音的微小效果，傳統的聲光設備不得不設計得更大、更厚，這在追求小型化和集成化的納米級世界中顯得格格不入。研究人員形象地指出：「在光學領域，大等於慢。」這意味著傳統設備在處理光信號時速度較慢，無法滿足現代科技對高速、高效的需求。
為了克服傳統技術的局限，斯坦福大學的研究團隊設計出了一種看似簡單卻蘊含著深刻科學原理的新設備。該設備的核心結構由一個薄薄的金鏡和一層僅數納米厚的橡膠矽基聚合物組成。研究小組能夠精確地製造出厚度在 2-10 納米之間的矽樹脂層，而與之相比，光的波長從頭到尾幾乎達到 500 納米，這種巨大的尺寸差異為光在納米級空間內的操控提供了可能。
在矽膠層之上，研究人員沉積了一組 100 納米的金納米顆粒。這些納米顆粒宛如金色的沙灘球，輕盈地漂浮在鏡面「海床」之上的聚合物「海洋」中。納米粒子和金鏡相互配合，能夠聚集並聚焦光線，將光進一步縮小到納米級範圍。
為了引入聲音的振動，研究人員在設備側面安裝了一種特殊的超聲波揚聲器。這種揚聲器能夠以每秒近 10 億次的速度發送高頻聲波，這些聲波如同洶湧的海浪，沿著納米粒子下面的金鏡表面快速傳播。而具有彈性的聚合物則像靈敏的彈簧一樣，隨著聲波的經過，納米顆粒會上下擺動，不斷地拉伸和壓縮。
當研究人員將光線照射到這個精妙的系統中時，奇妙的事情發生了。光被壓縮到金納米粒子和金薄膜之間的振盪間隙中，儘管間隙的大小變化僅為數個原子的寬度，但這微小的變化卻足以對光產生巨大的影響。間隙的大小決定了每個納米粒子共振光的顏色，研究人員只需通過調製聲波，就能夠輕鬆地控制間隙的大小，進而實現對每個粒子顏色和強度的精準調控。
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