光與固體的相互作用是物理學(xué)和材料科學(xué)中的一個(gè)基本概念。這種相互作用中的一個(gè)關(guān)鍵特性是二向色性，即材料對(duì)不同偏振的光具有選擇性吸收。這種現(xiàn)象在晶體固體中得到了很好的理解，因?yàn)樵佑行虻呐帕袥Q定了它們對(duì)光的響應(yīng)。然而，對(duì)于缺乏長(zhǎng)程秩序的無(wú)定形固體，固有二向色性的存在一直是一個(gè)爭(zhēng)論的話(huà)題。最近的一項(xiàng)突破性研究利用螺旋光顛覆了這種傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，揭示了固有二向色性是晶體和無(wú)定形固體的一種普遍特性。

晶體固體的特點(diǎn)是高度有序的原子結(jié)構(gòu)，在三維空間中周期性重復(fù)。這種秩序允許對(duì)光進(jìn)行可預(yù)測(cè)的相互作用，因?yàn)楣獠ň哂心芘c材料中的電子相互作用的電磁場(chǎng)。在某些材料中，原子的排列會(huì)導(dǎo)致電子更容易受到特定方向的電場(chǎng)的影響，這種優(yōu)先吸收導(dǎo)致了二向色性。例如，某些晶體可能更容易吸收垂直偏振的光，而不是水平偏振的光。(www.wS46.com)

另一方面，無(wú)定形固體具有更混亂的原子結(jié)構(gòu)。與晶體不同，它們?nèi)狈﹂L(zhǎng)程秩序，這意味著原子的排列不會(huì)以可預(yù)測(cè)的方式重復(fù)。這種固有的無(wú)序?qū)е铝似毡榈恼J(rèn)知，即無(wú)定形固體不會(huì)表現(xiàn)出固有二向色性。它們被認(rèn)為是各向同性的，這意味著它們的性質(zhì)與方向無(wú)關(guān)。

最近發(fā)表在《自然通訊》上的一項(xiàng)研究對(duì)這種長(zhǎng)期存在的信念提出了挑戰(zhàn)。他們的關(guān)鍵創(chuàng)新在于使用螺旋光束。這些光束是一種類(lèi)型的偏振光，會(huì)扭曲，攜帶一種稱(chēng)為軌道角動(dòng)量 (OAM) 的獨(dú)特屬性。OAM 與光波的相位相關(guān)聯(lián)，并決定了光如何在微觀(guān)層面上與材料相互作用。

通過(guò)將螺旋光束照射在晶體和無(wú)定形固體上，研究人員觀(guān)察到一個(gè)令人驚訝的現(xiàn)象：這兩種類(lèi)型的材料都表現(xiàn)出二向色性。這表明即使在缺乏長(zhǎng)程秩序的情況下，無(wú)定形固體也具有一定程度的短程秩序，其中短距離的原子排列會(huì)影響與光的相互作用。具有獨(dú)特 OAM 的螺旋光能夠探測(cè)這種隱藏的秩序，并揭示這些材料中的固有二向色性。

這一發(fā)現(xiàn)具有重大意義，它為理解無(wú)定形固體的復(fù)雜性開(kāi)辟了新途徑。這些材料無(wú)處不在，從塑料和玻璃到藥物和生物組織。通過(guò)利用螺旋光，科學(xué)家可以更深入地了解這些材料的局部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，這可能導(dǎo)致開(kāi)發(fā)具有定制功能的新型材料。

此外，使用 OAM 光束操縱光的能力為新應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)。螺旋光可用于選擇性地控制光在無(wú)定形材料中的流動(dòng)，為光通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等領(lǐng)域的發(fā)展鋪平道路。

綜上所述，利用螺旋光在無(wú)定形固體中發(fā)現(xiàn)固有二向色性，標(biāo)志著我們對(duì)光物質(zhì)相互作用理解的范式轉(zhuǎn)變。它挑戰(zhàn)了對(duì)這些材料行為的傳統(tǒng)觀(guān)念，并為未來(lái)的研究和開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了令人興奮的可能性。通過(guò)利用螺旋光的獨(dú)特特性，科學(xué)家可以揭開(kāi)無(wú)定形固體中的隱藏秩序，并釋放其在技術(shù)進(jìn)步方面的全部潛力。