新技术模拟云层散射让光线“拐弯”
发布时间: 2024-11-06 16:45:43
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
科技日报北京11月4日电（记者刘霞）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。
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