声音变成光

加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员成功地将声波转换为光辐射，方法是逆转手机中常用的将电转换为声音的过程。这是声音首次被转换成光。本周发表在《自然物理》杂志上的这项研究成果可以改进计算机芯片、LED 和晶体管的制造方式，也可以应用于超快材料科学和太赫兹辐射 (T 射线) 的生成。

研究小组最初在大约一年前利用计算机建模预测了这种转换是可能的，并一直在实验室中尝试验证这一点。

他们使用了一种压电材料，这种材料的固有特性使其能够将电能转化为声音，或将运动转化为电能，这种材料用于潜艇上的扬声器和声纳传感器。在研究中，研究人员通过压电材料发送了一种非常高频的声波，其频率大约是人类听力的 1 亿倍，压电材料将其转换成电信号。电信号发出太赫兹频率的辐射或光波。

据该研究作者之一埃文·里德 (Evan Reed) 介绍，将声音转换为光本身就是一种新颖的技术，因为声音和光波只有在非常窄的频率范围内重叠——大约 100 GHz 到 10 THz。

里德表示，这些发现为创建或研究多种技术提供了一种新的可能方法。其中一种应用可能有助于制造更好的电子产品。电子制造商（如捐赠了研究中使用的压电材料的 Nitronex Corporation）制造了由氮化镓 (GaN) 和氮化铝 (AlN) 生长而成的设备，这些设备生长在基板上，由多层非常薄的薄膜组成。

这一制造工艺的一个复杂之处在于确定薄膜的确切成分——由于薄膜非常小，甚至连每层薄膜的厚度都很难测量。但准确的厚度很重要，因为一些电子设备要求薄膜的每个成分都有特定的厚度。在这项新研究中，科学家们将声波发射到由 GaN 和 AlN 层组成的薄膜中，并通过测量声波转换成辐射所需的时间来测量薄膜层的厚度。

该过程中产生的 T 射线也可能有助于超快材料科学领域的研究人员，该领域的研究目的之一是了解超快（亚纳秒级）过程（如金属被激光击中后熔化）后材料在短时间内会发生什么。最后，虽然这不是这项研究的主要目标，但这些发现可能提供一种产生 T 射线的新方法，而 T 射线的产生有些困难。T 射线可以检测各种武器和爆炸物，并可能应用于医学，例如皮肤癌检测设备。