首個中紅外波長超級反射鏡問世

國際科研團隊日前研製出了首個中紅外波長範圍超級反射鏡，有望用於測量微量溫室氣體或用於切割和焊接的工業鐳射器等領域。該團隊由美國、奧地利和瑞士三國的科學家組成。

科學家解釋稱，在可見光波長範圍內，現有金屬反射鏡的反射率為百分之九十九。在高性能反射鏡領域，不同研究團隊都在追求不可能實現的目標：具有完美反射率的塗層。在可見光波長範圍內（波長在三百八十納米到七百納米之間），先進的金屬鏡面反射率高達百分之九十九，這意味着每反射九十九個光子，就會損失一個光子。這看起來似乎很多，但在近紅外波段（波長在七百八十納米到二點五微米之間），專業鏡面塗層的反射率已經達到百分之九十九點九九九七。這意味着在一百萬個反射光子中，只有三個會丟失。

然而，迄今為止，最好的中紅外反射鏡也會損失萬分之一的光子，比近紅外超級反射鏡差三十三倍。

科學家表示，人們一直希望將超反射鏡技術擴展到中紅外領域，以促進很多領域取得重大進展，如測量與氣候變化有關的微量氣體、分析生物燃料，以及提升廣泛應用於工業和醫療領域的切割鐳射器和鐳射手術刀的性能等。

此次，研究團隊研製出的中紅外超反射鏡的反射率高達百分之九十九點九九九二三。為製造出中紅外超級反射鏡，研究團隊結合傳統薄膜塗層技術與新型半導體材料和方法，開發出一種新塗層工藝。研究人員指出，這一突破顯示了創新基礎研究和面向需求的產品開發之間成功合作的巨大潛力。為此，研究團隊先研製出直徑為二十五毫米的硅基板，一般來說，硅基板是高純度結晶矽的薄片，它作為微電子器件的基板，由於其導電性和經濟性，在構建電子電路中特別有用。 硅作為整個宇宙中最常見的元素排名第七，也是地球上第二常見的元素，一些常見的含硅材料包括沙灘沙、石英、燧石、瑪瑙等。然後，研究團隊讓高反射半導體晶體結構在十厘米的砷化鎵晶片上生長，接着將其分成更小的圓形反射鏡，再將這些反射鏡安裝到硅基板上，得到了超級反射鏡並證明了其性能。

研究團隊表示，這款新型超反射鏡的一個直接應用是顯著提高中紅外氣體分析光學設備的靈敏度，可準確計量微量環境標誌物，如一氧化碳等。為了證明這些可能性，研究團隊邀請美國國家標準與技術研究院的專家。他們證實了超靈敏光譜技術在中紅外光譜範圍內的決定性優勢，包括測量對碳年代測定非常重要的放射性同位素。

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