基于纳米光子真空力的光发射

物质对紫外线频率以上的光的响应小得几乎为零，这使得在这样的频率下处理光发射具有挑战性。因此，最先进的高频光源通常是活跃的，依靠强大的外部电磁场。近日，来自美国麻省理工学院物理系的研究人员们提出了一种完全被动的光发射的基本机制，它依赖于纳米光子结构附近的真空波动。这一机制可用于产生任何频率的光，包括x射线等高频辐射。该机制相当于一个量子光学双光子过程，其中一个自由电子自发地发出一个低能的极化子和一个高能的光子。虽然双光子过程名义上是微弱的，但研究人员们发现由此产生的x射线辐射可能是巨大的。这一过程的强度与原子在纳米材料附近所受的强卡西米尔-波尔德力有关，其本质区别在于这里的波动力作用于自由电子，而不是中性的可极化原子。光发射可以通过控制纳米光子几何结构或在光学或红外频率下的基础材料电磁响应来形成。研究人员们的结果揭示了如何应用纳米光子学的工具，甚至在材料有不真实的电磁响应的频率。他们所研究的过程，如果按比例放大，也可能为紧凑和可调的x射线辐射带来新的概念。

图：由纳米光子真空波动和光子-极化子对自发辐射引起的光发射。