Подсвечивая тонкую пленку воды короткими лазерными импульсами, физики продемонстрировали, что жидкость может генерировать терагерцовые волны. Последние сейчас исследуются на предмет использования в передаче данных, промышленном контроле качества и создании изображений с высоким разрешением.

Группа, возглавляемая профессором Си-Чэн Чжаном из Рочестерского университета, включала специалистов Столичного педагогического университета Пекина и петербургского университета ИТМО. Выводы исследования представлены в Applied Physics Letters.

Результаты удивительны, так как вода является сильным поглотителем света на терагерцовой частоте. Долгое время считалось, что жидкость не может быть источником такого излучения. Ключом к его получению стало использование очень тонкой (менее 200 мкм), свободно текущей пленки.

«Возможно, еще слишком рано предсказывать промышленное или коммерческое использование наших открытий. Но, думаю, она предоставляет последний кусочек пазла, — сказал Чжан. – Твердые тела, газ и плазма уже продемонстрировали способность генерировать терагерцовые волны. Теперь в этот список вошла и жидкость».

В своих опытах авторы сосредоточились на фемтосекундных лазерных импульсах внутри водной пленки. Они создавали плазму, ионизировавшую молекулы жидкости, генерируя свободные электроны и создавая терагерцовое излучение.

Прошлые эксперименты показали, что такие волны можно получить из других источников. Однако, терагерцовое излучение данного проекта отличается по характеристикам от генерируемого воздушной плазмой. Например, более длинные лазерные импульсы увеличивали количество энергии волн. В воздушной плазме наблюдалась обратная зависимость. Излучение водных волн, при отклонении от нормального угла оптического возбуждения, зависело от поляризации лазерного луча. У излучения в воздушной плазме эта связь отсутствовала.

Наблюдения нельзя полностью объяснить физикой терагерцовых потоков. Авторы надеются, что дальнейшие исследования помогут разобраться в этом вопросе.