(Phys.org) - Al iluminar una fina capa de agua con pulsos de láser ultracortos, Los físicos han demostrado que el agua líquida puede generar ondas de terahercios (THz), que actualmente se están investigando para aplicaciones como la transmisión inalámbrica de datos, control de calidad industrial, e imágenes de alta resolución con capacidad de penetración.

Los investigadores, dirigido por Xi-Cheng Zhang, el profesor M. Parker Givens en el Instituto de Óptica de la Universidad de Rochester en Nueva York, así como en la Universidad Capital Normal en Beijing y la Universidad ITMO en San Petersburgo, Rusia, han publicado un artículo sobre la generación de ondas THz a partir del agua en un número reciente de Letras de física aplicada .

El resultado es sorprendente porque el agua a granel es un fuerte absorbente de luz en el rango de frecuencia de THz, por lo que durante mucho tiempo pareció muy poco probable que el agua líquida pudiera servir como fuente de radiación de THz. Los investigadores han demostrado anteriormente, sin embargo, que el agua puede emitir luz en otras frecuencias, incluida la luz blanca, y que el vapor de agua puede emitir ondas THz. La clave para hacer que el agua líquida genere ondas THz, como muestran los científicos en el nuevo estudio, es utilizar una película de agua muy fina (menos de 200 μm de espesor) que fluya libremente.

"Aunque podría ser demasiado pronto para predecir aplicaciones industriales o comerciales para nuestro trabajo en este momento, Creo que proporciona la última pieza del rompecabezas "Zhang dijo Phys.org . "Sólido, gas, y el plasma ya se han utilizado para generar ondas THz, pero no líquido. Con liquido especialmente agua, ahora se han utilizado cuatro estados de la materia como fuentes de THz ".

En sus experimentos, los investigadores enfocaron pulsos de láser de femtosegundos (que tienen una duración del orden de un picosegundo, o 10 ^-12 segundos) dentro de la película de agua. Los pulsos de láser crean un plasma en la película de agua, que ioniza las moléculas de agua, generando electrones libres, y eventualmente emitiendo radiación de THz.

Investigaciones anteriores han demostrado que las ondas THz se pueden generar a partir de varias otras fuentes, incluido el plasma de aire. Sin embargo, Los científicos del nuevo estudio encontraron que la radiación de THz del agua presenta características muy diferentes en comparación con la radiación de THz del plasma del aire. Por ejemplo, una mayor duración del pulso láser aumenta la cantidad de energía de radiación de THz generada a partir del agua, pero para el plasma de aire ocurre lo contrario:un pulso más corto aumenta la radiación de THz. Los científicos también encontraron que, cuando se coloca lejos del ángulo de incidencia normal de excitación óptica, la fuerza de la radiación THz del agua depende de la polarización del rayo láser, mientras que la radiación de THz del plasma de aire es independiente de la polarización.

Los investigadores explican que estas observaciones no pueden explicarse completamente por la comprensión actual de los físicos de los mecanismos involucrados en la generación de ondas THz. Esperan que una mayor investigación de las interacciones láser-agua conduzca a una mejor comprensión de la física detrás de las nuevas observaciones. y posiblemente a nuevas aplicaciones.

"El agua es el elemento más importante del cuerpo humano y de nuestra tierra, "Dijo Zhang." Usar agua para generar ondas THz es un paso hacia la comprensión del papel del agua en este rango de frecuencia. Previamente, Intentamos evitar el agua en la mayoría de las aplicaciones de THz. Ahora es probable que usemos agua para la generación de ondas THz intensas ".

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