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华中科技大学曾进炜老师做客我校光谷课程
作者：
蒋美玲
来源：
访问量：
2024-01-09
2023年12月14日，华中科技大学曾进炜老师做客我校光谷课程，曾进炜老师是华中科技大学副教授，博士生导师，湖北省“百人计划”创新人才特聘教师。2007年毕业于华中科技大学光信息工程系，获得学士学位，2014年9月毕业于美国纽约州立大学布法罗分校获博士学位，之后分别于2015-2016年在美国密苏里科技大学，2016-2018年在美国加州大学尔湾分校任博士后研究员。2019年入职于华中科技大学武汉光电国家研究中心，长期致力于纳米光学领域的基础理论与应用研究。
大家应该都听说过纳米光学，但是对于纳米光学主要应用于哪些领域不一定非常了解，那么到底什么是纳米光学呢？在光与物质相互作用系统中，光源、物质、探测器中任意一者包含纳米结构，则可归类为纳米光学。例如光源在纳米尺度，物质本身在纳米尺度，光源与物质的距离在纳米尺度等等，都属于纳米光学范畴。纳米是肉眼不可见的长度，那么1纳米到底是多长呢？假设一根头发的直径是0.05毫米，把它轴向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是1纳米。也就是说，1纳米就是0.000001毫米(1nm=1.0×10¯⁶mm)。纳米光学促进了平面透镜、量子显示、近场显微镜等尖端科技产品的发展。纳米光学技术的全球产值在2028年将达到3378亿美元，它的主要工业应用包括集成光芯片、LED、光伏器件、光放大器、光开关、全息存储器等领域。那么，“纳米”有何特殊之处？它与宏观光学有何区别？宏观光学研究可见光领域，研究光与宏观物质的相互作用，光场呈自由空间分布，物质边界影响较小；纳米光学关注与纳米尺度物质的相互作用，光场受物质结构影响较大。要理解纳米光学，需要以量子力学为前提。微观粒子都具有波粒二象性(wave-particle duality)，波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。在量子力学里，微观粒子有时会显示出波动性(这时粒子性较不显著)，有时又会显示出粒子性(这时波动性较不显著)，在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。这种量子行为称为波粒二象性，是微观粒子的基本属性之一。纳米光学是改变认知的“量子哲学”。在经典物理学中，可绝对精密的定义、操控、观测所有时空坐标下所有物体的所有物理量；而在量子物理中，它的属性则是一个“概率系统”，仅能在一定精度内定义、操控、观测物体物理量的概率分布。这两个领域的属性就好比“拉普拉斯兽”与“薛定谔的猫”，正如Jonathan Bird所说Classic physics talks about “what is destined”,while quantum physics talks about “what is allowed!” 当我们了解清楚了纳米光学的本质属性以后，我们就可以将纳米光学应用到现实领域中，例如超材料的研究。美国研发了吸光材料的隐形飞机，但是这种材料并不能完美实现隐形，但是利用纳米光学的原理来设计完美电磁隐形材料，通过光与物质相互作用不改变的光的传播状态来实现隐形，则有可能实现完美的隐形。纳米光学应用领域随着科技的发展，还有非常广大的探索空间，也可以产生十分巨大的市场价值，曾进炜老师在讲座中举了很多有趣的例子，希望同学们喜欢物理，喜欢动手动脑，喜欢探究。
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