激光网3月7日消息，通常认为非晶固体对具有不同偏振的光束的反应相同。无定形固体没有长程有序，因为它的原子是随机排列的。这意味着它是各向同性的，因此它的响应不会根据光的偏振而变化——无论是左圆偏振还是右圆偏振，入射光的吸收程度都相同。
但据报道，新的研究表明，所谓的螺旋光可以根据其扭曲方向在无序固体中诱导不同程度的吸收，并且它对结晶固体具有类似的影响。
标准偏振与光波电场振荡的方向有关，并与自旋角动量有关，而螺旋光具有有限的轨道角动量。这种光束的波前不是固定在与传播方向成直角的地方，而是围绕传播轴旋转，在其中心产生一个“相位奇点”。角动量越前在波长空间内完成的周期就越多。
加拿大渥太华大学的Ravi Bhardwaj及其同事通过q-plate将来自红外激光的飞秒脉冲照射到q-plate来产生螺旋光。然后，该光穿过无定形固体样品，并使用光电探测器测量其透射部分。研究人员将q板安装在一个可移动的平台上，以改变光束轮廓中奇点的位置，这在强度曲线中产生一个空隙，就像甜甜圈上的孔一样。
当在两个螺旋方向上产生每个波长具有一个或三个扭曲的光并将光引导到熔融石英和硼硅酸盐玻璃时，该团队测量了完全居中奇点的相同吸收水平。但是，当奇点和空隙稍微移动时，Bhardwaj及其同事发现具有相反轨道角动量的光束被吸收到不同程度 - 这种效应称为螺旋二色性 - 差异的大小取决于空隙偏移的大小。
研究人员认为，这一结果“挑战了无定形固体中不存在二向色性的传统知识”，研究人员解释说，尽管这些材料不具有长程顺序，但它们确实表现出大约2μm尺度的规律性 - 大约是蜘蛛网中一根线的厚度。
研究人员还使用结晶固体进行了相同的程序，并获得了非常相似的结果。他们发现，对于具有非中心空隙的光束，氧化镁样品也显示出显着的螺旋二色性。
更重要的是，该团队还研究了手性晶体。这些材料具有缺乏镜面对称性的晶格结构，因此原则上它们吸收左圆偏振光和右圆偏振光的程度不同。但是，由于来自这种二向色性的信号经常被其他晶体特性的影响所掩盖，例如线性双折射，因此其检测需要使用复杂的成像技术和大而非常纯的晶体。
Bhardwaj及其同事发现，他们可以通过在台式实验中使用螺旋光来放大这种信号 - 具有正或负轨道角动量的线性偏振的光。他们说，该信号比使用圆偏振光的固态技术强一个数量级，并且与在瑞士大约700米长的SwissFEL自由电子激光器上使用硬X射线获得的信号相当。
据研究人员称，这种能力可能有许多应用，包括某些类型的催化和分子合成以及手性传感器。至于测量无定形固体中的螺旋二向色性，他们说，他们的设置可以帮助阐明印刷和柔性有机电子中使用的聚合物的短程顺序。
然而，一个仍然需要克服的技术障碍源于这样一个事实，即在测量非常小的二色性信号时，环境波动会导致误差。电流设置容易受到这个问题的影响，因为信号分两个阶段获得——左螺旋光的吸光度先于右螺旋光的吸光度测量。Bhardwaj解释说，这个问题可以通过快速调制螺旋光来减少。“当这些技术被开发出来时，它开辟了新的机会和应用，”他说。
