液態水產生太赫茲波被證實

液態水具有吸收太赫茲光波的性能，因此一直被認為不可能充當太赫茲波的光源。但近日，首都師範大學特聘教授張希成帶領團隊利用飛秒激光脈衝首次證明，液態水也能產生太赫茲波。發表在最新一期《應用物理快報》上的這一重要研究成果，將為太赫茲波在無線數據傳輸、工業質量管控及高清成像等領域的廣泛應用提供一種全新的可能。

太赫茲波也叫遠紅外波，是頻率在0.1到10太赫茲範圍的電磁波。由於頻率很高、脈衝很短，太赫茲波時間和空間的解析度都很高，且太赫茲能量很小，不會對物質產生破壞作用，所以與X射線相比，太赫茲成像技術和波譜技術更具優勢，在寬頻通信、醫學成像、無損檢測、安全檢查、糧種菌種選擇等方面具有廣闊的前景。

物質有四種狀態：固態、氣態、液態和等離子態，之前研究已經證明，固態、氣態和等離子態物質都可以用來產生太赫茲波，但液態物質產生太赫茲波還沒獲得證明。

新研究中，張希成團隊創造性地利用自由流動的一層超薄水膜（不到200微米厚），成功讓液態水產生太赫茲波，從而將液態物質囊括進太赫茲光源的隊伍。他們向水膜內聚焦飛秒激光脈衝，將水分子離子化，產生自由電子，最終放射出太赫茲波。

研究人員還發現，與之前發現的空氣等離子體等其他太赫茲光源相比，來自液態水的太赫茲波表現出完全不同的特性。比如，對空氣等離子體來說，激光脈衝持續時間越短，產生的太赫茲波越多，而液態水恰恰相反，激光脈衝持續時間越長，液態水產生的太赫茲波越多。另外，液態水產生的太赫茲波的強度與激光束的偏振有關，而激光束偏振幾乎不會對空氣等離子體產生的太赫茲波強度產生任何影響。

張希成表示，這些觀測結果用現有太赫茲波機理無法解釋，進一步研究激光與液態水的相互作用，有助於揭示這些新現象背後的物理原理，擴展太赫茲波的運用範圍。

總編輯圈點

太赫茲波這個名字雖然聽起來很高冷，但其實可以通過多種方式走進現實生活。與X射線不同，太赫茲波的光子能量非常低，不會損傷細胞組織和DNA，所以非常適用於醫療成像領域。如果用太赫茲波給你的牙齒拍個3D影像，比常規的X射線成像要更精確。除此之外，安檢、質檢、通訊等領域都有它的用武之地。新研究為太赫茲波找到了全新的波源，又拉近了它與日常生活的距離。

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