परिशुद्धता मापन संस्थान तरल टेराहर्ट्ज़ तरंग उत्पादन तंत्र के सैद्धांतिक अध्ययन में आगे बढ़ा

टेराहर्ट्ज़ तरंगें संचार और इमेजिंग अनुप्रयोगों में मूल्यवान हैं। पदार्थ के साथ मजबूत-क्षेत्र अल्ट्राफास्ट लेजर की नॉनलाइनियर इंटरैक्शन टेराहर्ट्ज़ तरंगों को उत्पन्न करने के महत्वपूर्ण तरीकों में से एक है। प्लाज़्मा, गैस और क्रिस्टल जैसे टेराहर्ट्ज़-उत्पन्न करने वाले मीडिया से संबंधित प्रायोगिक और सैद्धांतिक अध्ययन अपेक्षाकृत अच्छी तरह से अध्ययन किए गए हैं। हालाँकि, तरल पानी, जो टेराहर्ट्ज़ तरंगों के लिए एक बहुत मजबूत अवशोषित माध्यम है, में टेराहर्ट्ज़ तरंगें उत्पन्न करने की सूचना नहीं दी गई है। 2017 में, यह प्रयोगात्मक रूप से पाया गया कि तरल फिल्म की मोटाई या तरल किरण व्यास होने पर टेराहर्ट्ज़ तरंगें अवशोषित होने की तुलना में अधिक विकिरणित होती हैं। माइक्रोमीटर पैमाने पर घटाया जाता है। इससे तरल टेराहर्ट्ज़ तरंग अनुसंधान में एक नई दिशा खुल गई।
हाल के वर्षों में, तरल टेराहर्ट्ज़ तरंगों के क्षेत्र में प्रायोगिक रिपोर्टें आई हैं, लेकिन प्रयोगात्मक रूप से देखी गई अधिक घटनाएं अन्य मीडिया के परिणामों से भिन्न हैं। उदाहरण के लिए: एक मोनोक्रोमैटिक लेजर क्षेत्र प्रभावी ढंग से तरल टेराहर्ट्ज तरंगें उत्पन्न कर सकता है, जबकि गैस माध्यम को दो-रंग वाले लेजर के विशिष्ट चरण अंतर की आवश्यकता होती है; तरल टेराहर्ट्ज़ तरंग की उपज ड्राइविंग लेजर की ऊर्जा के समानुपाती होती है, जबकि गैस माध्यम में एक वर्ग संबंध होता है; तरल की एक निश्चित सीमा में टेराहर्ट्ज़ तरंग उपज लेजर की पल्स चौड़ाई में वृद्धि के साथ बढ़ती है, जबकि गैस माध्यम के लिए विपरीत सच है; दो-रंग की लेज़र ड्राइव में, तरल टेराहर्ट्ज़ तरंग, दो-रंग की लेज़र द्वारा संचालित तरल टेराहर्ट्ज़ तरंग में एक गैर-मॉड्यूलेटेड सिग्नल दिखाई देता है, जबकि गैस माध्यम में कोई समान संकेत नहीं देखा जाता है। जटिल और अव्यवस्थित तरल-चरण प्रणालियों का सैद्धांतिक अध्ययन हमेशा एक कठिन समस्या रही है, और उपरोक्त घटनाओं को मौजूदा सिद्धांतों द्वारा समझाया जाना मुश्किल है। शोधकर्ता केवल पिछले प्लाज्मा मॉडल और इंटरफ़ेस प्रभावों के आधार पर उच्च प्रकाश तीव्रता पर कुछ मैक्रोस्कोपिक प्रयोगात्मक परिणामों की व्याख्या कर सकते हैं।
हाल ही में, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज (सीएएस) के इंस्टीट्यूट ऑफ प्रिसिजन मेजरमेंट साइंस एंड टेक्नोलॉजिकल इनोवेशन (आईपीएमएसआई) के शोधकर्ता बियान ज़ुएबिन और डॉक्टरेट छात्र ली झेंग्लिआंग ने तरल टेराहर्ट्ज तरंगें उत्पन्न करने के लिए एक विस्थापन वर्तमान मॉडल का प्रस्ताव रखा, जो उपरोक्त प्रयोगों में देखी गई विसंगतियों की श्रृंखला को व्यवस्थित रूप से समझा सकता है। सूक्ष्म तंत्र मॉडल की भौतिक छवि चित्र में दिखाई गई है: तरल की अव्यवस्थित संरचना इलेक्ट्रॉन तरंग पैकेट को स्थानीयकृत बनाती है, जबकि विभिन्न अणुओं के बाहरी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा पर्यावरण द्वारा स्थानांतरित की जाती है, और विभिन्न अणुओं के बाहरी इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित किया जाता है। मजबूत-क्षेत्र लेजर की कार्रवाई के तहत असममित प्रणाली में विस्थापन धाराएं उत्पन्न करने के लिए एक छलांग लगाई जाती है। इन छलाँगों का ऊर्जा अंतर टेराहर्ट्ज़ ऊर्जा क्षेत्र में होता है, जो बदले में टेराहर्ट्ज़ तरंगें उत्सर्जित करता है। साथ ही, यह कार्य दर्शाता है कि परमाणु नाभिक का क्वांटम प्रभाव एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, और भविष्यवाणी करता है कि टेराहर्ट्ज़ विकिरण तरल पदार्थों के आइसोटोप प्रभाव का अध्ययन कर सकता है।
उपरोक्त परिणाम उच्च-हार्मोनिक सांख्यिकीय वृद्धि और गिरावट मॉडल के बाद, तरल-चरण मजबूत-क्षेत्र अल्ट्राफास्ट डायनेमिक्स अनुसंधान के क्षेत्र में ज़ुएबिन बियान की टीम की एक और सैद्धांतिक प्रगति है। संबंधित शोध परिणाम संयुक्त राज्य अमेरिका की नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (पीएनएएस) की कार्यवाही में तरल पदार्थों में शिफ्ट धाराओं द्वारा प्रेरित टेराहर्ट्ज़ विकिरण शीर्षक के तहत प्रकाशित किए गए थे। अनुसंधान कार्य को चीन के राष्ट्रीय प्रमुख अनुसंधान और विकास कार्यक्रम, चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन और चीनी विज्ञान अकादमी के बुनियादी अनुसंधान क्षेत्रों में युवा टीमों के स्थिर समर्थन कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया था।

तरल टेराहर्ट्ज़ तरंग उत्पादन का योजनाबद्ध आरेख