互联网 qkzz.net
全刊杂志网:首页 > 初中 > 文章正文
刊社推荐

对高频声子的探测


□ 云中客

  晶体中的原子在其平衡点附近的摇晃会产生振动波,即声子.声子能在固体中传播声、热能和其他形式的能量,测量声子的性质可以提供有关晶体的结构以及原子间相互作用的各种信息.声子的性质一般是利用与光子的声-光相互作用来测定的.但当声波的波长小到只有原子间距的大小时,就很难利用声-光作用来探测声子了.因此,尽管有许多科学家都认为,在固体中已激发出了高频声子,但却无法用直接或间接的方法来精确地测定它们.
  现在有两个研究组在原子尺度上来研究这个问题.一个研究组来自美国 Michigan 大学的M.Trigo教授,他们对镓铟砷化物与铝铟砷化物两层的交界处射入 50fs的激光束,这两种砷化物层只有几个原子的厚度,是一种纳米量级的超晶格结构,同时将超晶格结构安置在作为基底的磷化铟晶体上.由于这两种砷化物层在吸收光能时具有不同的效率,所以激光束可以激发出特殊的达到太赫兹频率的声子,它们表现为在每一对层中的两层将不断地做相互接近又相互分开的交替运动.研究者们的第二步是利用 X 射线来测定声子向基底传播时的形态,因为在基底内超晶格中的声子都转化成具有相同太赫兹频率的声子,其波长接近于超晶格对层的厚度,而这种频率的声子是不可能直接用光波来激发的.当声子通过基底时,就能干扰基底原子的结构,这时就可用 X 射线来测量.他们用 100ps的X 射线快速地拍摄下基底原子结构的变化,但不能完全记录下基底原子的瞬态变化,而只能利用定时方法得到一系列 X 射线的衍射斑图,这些结果与计算机模拟的预测相一致 (Phys.Rev.Lett., 4 July 2008).
  另一个研究组是由美国利弗莫尔国家实验室的 E.Reed 博士所领导,他们利用激光脉冲在铟化镓与铟化铝晶体的交界处产生一个激波,在激波边缘生成太赫兹频率的声子并进入铟化铝晶体内.由于铟化镓与铟化铝都是压电晶体,当晶体在压缩和伸张时就会产生一电流,但在晶体内由于瞬间的膨胀与收缩相互抵消,因而不产生电流,但声子在交界处通过时,两种压电晶体的响应不同就会有电流产生,这时安置在几毫米处的传感器就能测试到该电流引起的电场,因为只能在声子通过交界处时测试电场,所以一定要使用对于时间具有高分辨率的探测传感器.他们在用几百万个原子作模拟时,常常可以看到在激波冲击后出现高频声子,但在实验时却很难探测到 (Phys.Rev.Lett., 11 July 2008).
  这两个研究组的工作各有所长:E.Reed研究组的实验可以提供一条新的研究道路,特别是在原子尺度范围内的激波物理;而M.Trigo研究组的工作是需要获得高强度的 X 射线设备来进一步研究纳米量级上的热传导.总之,他们的工作为纳米结构、薄膜物理以及在高分辨率的时空范围测定材料界面的性质开拓了新的道路.
  
  (云中客 摘自Physical Review Letters, 14 July2008) ......
很抱歉,暂无全文,若需要阅读全文或喜欢本刊物请联系《物理》杂志社购买。
欢迎作者提供全文,请点击编辑
分享:
 

了解更多资讯,请关注“木兰百花园”
摘自:物理
分享:
 
精彩图文


关键字
支持中国杂志产业发展,请购买、订阅纸质杂志,欢迎杂志社提供过刊、样刊及电子版。
关于我们 | 网站声明 | 刊社管理 | 网站地图 | 联系方式 | 中图分类法 | RSS 2.0订阅 | IP查询
全刊杂志赏析网 2017