정밀 측정 연구소, 액체 테라헤르츠파 생성 메커니즘에 대한 이론적 연구 발전

테라헤르츠파는 통신 및 이미징 응용 분야에서 유용합니다. 강력장 초고속 레이저와 물질의 비선형 상호작용은 테라헤르츠파를 생성하는 중요한 방법 중 하나입니다. 플라즈마, 가스, 결정 등 테라헤르츠 생성 매체에 관한 실험적, 이론적 연구는 비교적 잘 연구되고 있다. 그러나 테라헤르츠파에 대한 매우 강한 흡수매질인 액체물은 테라헤르츠파를 생성하는 것으로 보고된 바가 없다. 2017년에는 액체의 막두께나 액체빔의 직경에 따라 테라헤르츠파가 흡수되는 것보다 더 많이 방사되는 것으로 실험적으로 밝혀졌다. 마이크로미터 단위로 축소됩니다. 이는 액체 테라헤르츠파 연구에 새로운 방향을 열었습니다.
최근에는 액체 테라헤르츠파 분야에서 실험적인 보고가 나오고 있지만, 실험적으로 관찰되는 현상이 다른 매체의 결과와 다른 경우가 더 많습니다. 예를 들어, 단색 레이저 장은 액체 테라헤르츠파를 효과적으로 생성할 수 있는 반면, 가스 매질은 2색 레이저의 특정 위상차가 필요합니다. 액체 테라헤르츠파의 수율은 구동 레이저의 에너지에 비례하는 반면, 가스 매체에서는 정사각형 관계입니다. 특정 범위의 액체 테라헤르츠파 수율은 레이저의 펄스 폭이 증가함에 따라 증가하는 반면, 기체 매질의 경우에는 그 반대입니다. 2색 레이저 구동에서는 액체 테라헤르츠파 2색 레이저로 구동되는 액체 테라헤르츠파에는 변조되지 않은 신호가 나타나는 반면, 기체 매질에서는 유사한 신호가 보이지 않습니다. 복잡하고 무질서한 액상계에 대한 이론적 연구는 항상 어려운 문제였으며, 위의 현상은 기존 이론으로는 설명하기 어렵습니다. 연구자들은 이전 플라즈마 모델과 인터페이스 효과를 기반으로 높은 광도에서 거시적인 실험 결과 중 일부만 설명할 수 있습니다.
최근 중국과학원(CAS) 산하 정밀측정과학기술혁신연구소(IPMSI) 연구원 Bian Xuebin과 박사과정 학생 Li Zhengliang이 액체 테라헤르츠파 생성을 위한 변위 전류 모델을 제안했습니다. 위 실험에서 관찰된 일련의 이상현상을 체계적으로 설명할 수 있다. 미세한 메커니즘 모델의 물리적 이미지가 그림에 나와 있습니다. 액체의 무질서한 구조로 인해 전자파 패킷이 국지화되고, 다른 분자의 외부 전자 에너지는 환경에 의해 이동되고, 다른 분자의 외부 전자는 이동됩니다. 강한 필드 레이저의 작용에 따라 비대칭 시스템에서 변위 전류를 생성하는 점프가 발생합니다. 이러한 도약의 에너지 차이는 테라헤르츠 에너지 영역에 있으며, 이는 차례로 테라헤르츠파를 방출합니다. 동시에 이번 연구는 원자핵의 양자효과가 핵심적인 역할을 한다는 사실을 보여주며, 테라헤르츠 방사선이 액체의 동위원소 효과를 연구할 수 있을 것으로 예측하고 있다.
위의 결과는 고조파 통계적 상승 및 하강 모델에 따른 액상 강장 초고속 역학 연구 분야에서 Xuebin Bian 팀의 또 다른 이론적 진전입니다. 관련 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS)에 '액체의 이동 전류에 의해 유도된 테라헤르츠 방사선'이라는 제목으로 게재됐다. 이 연구 작업은 중국 국가 핵심 연구 개발 프로그램, 중국 국립자연과학재단, 중국과학원 기초 연구 분야 젊은 팀의 안정적인 지원 프로그램의 지원을 받았습니다.

액체 테라헤르츠파 생성의 개략도