2010年1月25
当犹他大学科学家们发现了一种由导电塑料或聚合物产生的新型激光，没有人能解释它是如何工作的，有些人怀疑它是否真的存在。现在，十年后，犹他大学的研究人员发现，这些“随机激光”的出现是由于聚合物中自然的镜面状空洞，他们说，这种激光可能被证明对诊断癌症有用。
这张显微镜下的聚合物DOO-PPV薄膜显示了未溶解的聚合物粉末团块在较暗的溶解聚合物材料中。根据一项新的大学研究，这种不规则性被认为创造了微小的空腔，充当内置的镜子状谐振器，产生所谓的“随机激光”光。资料来源:兰迪·波尔森，犹他大学。
“直到现在，没有人知道它是如何工作的，”杰出的物理学教授Z. Valy Vardeny说，他是这项新研究的资深作者，该研究发表在1月24日的《自然物理学》(Nature physics)杂志的在线版上。“我们成功地对这些空洞进行了成像。这是我们理解这个奇怪现象的一大步，很多人都不相信这个现象。”
欧洲杯足球竞彩产生传统激光器的材料或“增益介质”被放置在一种被称为“无损谐振器”的有序结构中——通常是镜子——这种结构可以产生光，而不会损失很多光。相比之下，随机的激光材料则欧洲杯足球竞彩是无序的，并失去一些光。
或者正如瓦尔德尼所说:“如果垃圾材料含有发光的分子，就可以产生激光。欧洲杯足球竞彩无序中产生完美的秩序。”
在这项新的研究中，瓦尔德尼和他的同事们创造了一些图像来揭示“pi-共轭聚合物薄膜”内的天然空洞。pi-共轭聚合物薄膜是一种有机聚合物的薄膜，名为DOO-PPV，尽管它是一种类似塑料的材料，但仍能导电。(pi -共轭是指材料的电子结构。)
微观腔——塑料内部的自然不规则——像普通谐振器中的镜子一样一起作用，帮助放大传统激光中的光。
犹他大学迪克森激光研究所的高级光学工程师、该研究的共同作者兰迪·波尔森说，激光器“是精心设计和制造的，以产生激光发射。”“令人惊讶的是，有一类激光器的激光发射是由真正在一起震动的材料产生的。欧洲杯足球竞彩这些激光器被称为随机激光器，因为发射来自于一种不受控制的结构，即用于产生激光器的“激光介质”中的一种无序而非晶体结构。
“随机激光的工作原理一直存在一些分歧。打个比方，想象你在体育场外面，听到人群的吼声。是同时在整个体育场发出的噪音(由啦啦队员带头大喊“加油!”’)，还是人们自己大喊(‘接得好，’‘耶!’)?”
波尔森说:“我们的研究表明，随机激光的发射在同一时间只发生在一个发射器上，就像人群中的个体在发出不相干的喊叫声。”
瓦尔德尼和波尔森与第一作者阿卜杜拉·图莱克(Abdullah Tulek)共同进行了这项研究。图莱克目前在土耳其工作，但当时是犹他大学(University of Utah)的博士生。这项研究由美国能源部和国家科学基金会资助。欧洲杯线上买球
新研究:无序材料中的有序
瓦尔德尼说，在传统激光器中，通过在含有发色团材料(无论是晶体、气体还是染料)的介质周围小心放置镜子，就可以产生腔体。他补充说，新的研究表明随机激光具有微小的、内置的天然镜子。为了拍摄DOO-PPV聚合物中激光产生的空洞，科学家们将一个绿色的传统激光脉冲聚焦在聚合物的薄膜上，刺激从薄膜中随机发射出红色激光。通过以某种方式聚焦透镜，他们获得了1万张由薄膜内的微观正方形发出的红色激光光谱图像，然后将它们组合成整个聚合物薄膜的图像。
他们用相同的红光光谱和相同的高于平均的折射率来显示相邻的像素，从而揭示了像镜子一样的空腔。平均折射率是测量光在一种材料内传播速度的指标。当他们绘制DOO-PPV聚合物中高于平均折射率的区域时，这些区域被连接起来形成环路，这些环路就像镜子一样产生激光，Vardeny说。
犹他大学的研究人员使用所谓的“傅里叶变换”来分析DOO-PPV随机激光产生的波型。波尔森引用了一个类比:如果你拨弄一把吉他，然后用傅里叶变换来分析声波，你就可以知道在任何时刻演奏的是什么弦或音符。
以类似的方式，研究人员改变了聚合物上不同点的光波模式，发现材料中有空洞。
随机激光可以自动化癌症组织分析
瓦尔德尼和他的同事们现在正在进行更多的研究，旨在开发和商业化随机激光，以区分癌变和非癌变的人体组织。在《应用物理快报》2004年的一项研究中，他们将一种红色荧光染料注入人类结肠组织(正常和肿瘤)，当受到刺激时，这种染料会随机产生激光。
他们可以区分肿瘤和正常结肠组织，因为肿瘤发射更多的随机激光线，可能是因为它的结构比正常组织更紊乱。
“癌组织中的紊乱比良性组织中的紊乱要混乱得多，”瓦尔德尼说。
病理学家现在寻找表明癌症的异常情况，但瓦尔德尼说，随机激光方法有可能实现癌症组织检查的自动化。