太赫兹科技新出路--硅

表面等离子波; 等离子体通常是指由密度相当高的自由正、负电荷组成的气体，其中正、负带电粒子数目几乎相等，内部不形成空间电荷。如果把金属的价电子看成是均匀正电荷背景下运动的电子气体，这实际上也是一种等离子体。当金属受到电磁干扰的时，金属中的电子密度分布就会变得不均匀。设想在某一区域电子密度低于平均密度，那么就会形成局部的正电荷过剩。这时由于库仑引力作用，会把近邻的电子吸引到该区域，而被吸引的电子由于获得附加的动量，又会使该区域聚集过多的负电荷,然而，由于电子间的排斥作用，使电子再度离开该区域，从而形成价电子相对于正电荷背景的起伏振荡。由于库仑力的长程作用，这种局部的电子密度振荡将形成整个电子系统的纵向集体振荡，并以密度起伏的波的形式来表现。可知，金属中的价电子相当于正离子背景的这种振荡与导电气体中的等离子振荡相似，故称为金属中的等离子振荡。表面等离子振荡也是如此，我们可以看成其内部也有一定的电子振荡波的存在。 B+Q+0tw*i  
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表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance SPR)被广泛的运用在生物技术的各个领域，比如：蛋白质或DNA探测, 以及增强光谱灵敏度等等。但是该技术的使用需要金属材质的参与，金、银相对来说是较好的选择。然而，俄克拉荷马州立大学（Oklahoma State University ）的张教授（Weili Zhang）在与PhysOrg.com的谈话中指出，“银并不能长时间持续，而黄金又价格昂贵。”因此，张教授与他的同事们建议采用硅来取代贵重金属进行表面等离子共振。当然，在这一过程中，必须让硅具有金属的特性。 ja75c~RUw  
张教授的研发队伍包括俄克拉荷马州立大学的Abul Azad和Jiaguang Han以及来自纽约Rensselaer工艺学院（Rensselaer Polytechnic Institute）的Jngzhou Xu, Jian Chen 还有X.-C. Zhang。张教授展示了如何使用激光脉冲通过光子晶体效应产生表面等离子共振，“这是人类首次目睹这种转变。这是一种非常有趣的转变。” ou;qO 5CT  
最近由Physical Review Letters出版社推出了张教授等人的新作《直接观测从光子晶体效应产生的表面等离子共振转换》（Direct Observation of a Transition of a Surface Plasmon Resonance from a Photonic Crystal Effect），其中就涉及到他们在此领域的新发现。 a*Jn#Mx<M  
表面等离子共振只能存在于金属－电介质界面，而在此界面上也产生电磁波环绕。张教授解释到，“我们想做的是采用非传导材料，看看在太赫兹领域能否激活表面等离子共振。”为了实现这一设想，张教授与他的同事们采用了具有半导体特性的硅，并使用了超快激光脉冲使其半导体产生光掺杂。“刚开始的时候，微结构硅材料的信号是一种光学晶体共振，但当有激光介入时，共振发生了改变。我们看到光学晶体信号消失了，因为电容率改变了，所以让硅具有了金属的特性。由此一来符合了表面等离子共振的条件，共振也因此改变了。 a)S(p1BGg  
这一发现有望在许多领域得以应用。张教授补充到，“运用于光谱学和成像领域的太赫兹系统，可因为产生表面等离子共振新方法的出现，而进行更为有效的调整。”以张教授的语言就是具有了“可调性”。“因为太赫兹系统总需要某种滤波器以控制频率与波长，但是采用常规金属，一旦结构确定，其操作频率也随之而定。但是如果采用硅，这些都是可以改变的。因此，这种新方法更加有效、灵活。” </yo9.  
太赫兹辐射技术在生物医学领域可以说是大显身手，因为它可以“看穿”有机材料，直达其内部，而不像X光那样造成辐射伤害。除此以外，在机场对乘客的安检过程中，太赫兹辐射同 .. Vr\Q`H.  
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