托马斯·埃布森(Thomas Ebbesen):在光上发光

斯特拉斯堡大学校园的物理化学博士托马斯·埃布森,位于塞纳河畔的塞斯河畔。

试图预测发现是没有意义的:“在探索未知事物时,真正的发现在研究过程中总是偶然的”。这位法国——挪威科学家,今天是斯特拉斯堡大学高级研究学院(USIAS)的负责人,他从经验中发表了讲话。风,毫无预兆地席卷整片旷野,撩动人的思绪万千。

2014年9月,他因偶然发现迄今未曾怀疑的光特性而获得著名的纳米科学Kavli奖。然而,在1989年的幸运日(导致这一突破)之前,埃布森的生活和职业生涯已将他带到了世界各地。他在挪威长大,是一个艺术家的儿子和挪威皇家空军的儿子。1964年,他的父亲被调任挪威驻北约代表团,全家移居巴黎。除了在布鲁塞尔呆了18个月外,他一直在那里生活直到1972年,那时他获得了数学和物理学的学士学位。在乘坐一艘挪威货轮环游世界一年之后,他在几所美国大学中选择继续深造,并选择了Oberlin College(Ohio)。埃伯森说:“这是我有史以来最好的选择。” 正是在那里他对物理化学产生了浓厚的兴趣,此外因为对艺术的热爱,他创立了摄影合作社,并由此认识了他的妻子——日本钢琴家林雅子。

从Oberlin毕业以后,他在Pierre-et-Marie-Curie大学(巴黎)撰写有关人工光合作用的博士学位论文,并在Notre Dame辐射实验室(美国印第安纳州)进行博士后研究后,他的职业将他带到了筑波(日本)。在那里,他很快被NEC公司招聘,该公司正在为其基础研究实验室寻找年轻的人才。埃布森高兴地回忆:“那里工作条件非常好,得益于大量的研发投入,我们可以像在院校一样自由进行自己的研究。”

坚定不移的毅力

1989年的一天,他看到物理学家和未来的诺贝尔奖获得者(2012年)塞尔吉·哈罗什(Serge Haroche)的一篇描述腔量子电动力学文章。正如他的妻子所说,埃布森的“童趣”使他对这个问题进行了实验。为此,他请一位同事制造纳米级试管,换言之,将微型金属板穿入一系列规则间隔的圆柱孔中,每个圆柱孔的直径均为300纳米,并且全部组装在玻璃板上。

令埃布森惊讶的是,照在盘子上的光直射穿过它。如果孔小于可见光的波长,这怎么可能?波长介于紫色和红色之间的400到700纳米(nm)范围内的光波不应该能够有效地穿过直径300nm的孔。埃伯森和他的同事不断地重复实验,得到了相同的结果。更令人不安的是,似乎光穿过的面积比孔所占据的面积大三倍,即好像它可以穿过金属。八年来,埃伯森(Ebbesen)在NEC进行其他研究的同时,努力解决了这个难题。然而他从未放弃。他说:“我有足够的经验知道我没有犯实验错误。”

2014年9月9日,Stefan W. Hell、Thomas E. John B. Pendry爵士(从右到左)因其在纳米科学领域的工作而获得了卡夫里奖,这相当于该领域的诺贝尔奖。

然后光亮了

强烈建议他们这样做,因为他们的支持和埃伯森的毅力使今天已经很好地理解了这种奇怪的现象。实际上,孔阵列的行为就像天线。自由电子随机地聚集在金属板上,称为等离激元。这些等离子体激元适应阵列的周期性。据说它们会与之共振,在每个孔上方形成一个透镜:它们将落在孔上的光子聚焦,然后重新发射。埃布森解释说:“尽管起初光子穿过孔的可能性很小,但是‘透镜’大大增加了这种可能性。”

1990年代发现光的新属性的这一发现(几十年来一直认为没有更多秘密)肯定引起了轰动。当埃布森在卡夫里奖颁奖典礼上发表演讲时,使用光探测宇宙的天体物理学奖获得者感到惊讶。

他的最新关注领域:光的量子混合状态

埃布森从没有停止探索未知事物。除了获得卡夫利奖外,他还获得了几项著名的殊荣(包括因其在纳米管方面的工作而获得的安捷伦欧洲物理学奖),并共同拥有约30项专利。他充满热情地说:“我目前正在研究混合光物质状态,我一生中从未有过如此有趣的事情!”


信息来源:《Thomas Ebbesen: Shedding Light on Light》

注:图片非商业用途,存在侵权告知删除!

(0)

相关推荐