曾經被認為不可能,科學家證明液態水可以產生太赫茲波

通過用超短激光脈衝照亮一層薄膜，物理學家已經證明了液態水可以產生太赫茲波。這種波目前正在為無線數據傳輸、工業質量控制和高解析度成像等應用研究提供服務，它主要的就是具有穿透能力。

這一結果令人驚訝，因為在太赫茲波頻率範圍內，水是一種很強的吸收光的物質，所以很長一段時間，液態水都不太可能成為太赫茲波輻射的來源。然而，研究人員此前已經證明，水可以在其他頻率(包括白光)發出光，而水蒸氣則可以發出太赫茲波。讓液態水產生太赫茲波的關鍵,是使用一個非常薄(小於200μm-thick)切可以自由流動的水。

固體、氣體和等離子體已經被用來產生太赫茲波，但液體卻不行。那如果液體也可以產生，特別是水，則現在已經有四種物質被用作太赫茲波源。

研究人員將皮秒激光脈衝聚焦在水膜內。激光脈衝在水膜中產生等離子體，使水分子電離，產生自由電子，最終釋放出太赫茲波輻射。

先前的研究表明，太赫茲波波可以由其他幾個來源產生，包括空氣等離子體。然而，新研究的科學家們發現，與來自空氣等離子體的太赫茲波輻射相比，來自水的太赫茲波輻射呈現出截然不同的特徵。例如，較長的激光脈衝持續時間增加了從水中產生的太赫茲波輻射能量的數量，但對於空氣等離子體來說則相反:更短的脈衝會增加太赫茲波輻射。科學家們還發現，當遠離光學激發的正常入射角度時，來自水的太赫茲波輻射強度取決於激光束的偏振，而來自空氣等離子體的太赫茲波輻射則是偏振無關的。

研究人員解釋說，物理學家目前對太赫茲波波產生機制的理解不能完全解釋這些觀測結果。他們預計，對激光-水相互作用的進一步研究將有助於更好地了解新觀測背後的物理原理，並可能對新的應用程序有更深入的了解。

水是人類身體和地球上最重要的元素。使用水來產生太赫茲波是理解水在這個頻率範圍內作用的一步。在此之前，嘗試在大多數的太赫茲波應用中避免使用水。現在我們很可能用水來產生強烈的太赫茲波浪。