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光譜學是利用光來分析物理物體和生物樣品，不同種類的光可以提供不同的信息。真空紫外光是有用的，因為它可以在廣泛的研究領域幫助人們，但這種光的生成既困難又昂貴。研究人員創造了一種新的設備，利用具有納米級穿孔的超薄薄膜有效地產生這種特殊的光。
你用眼睛看到的光的波長只佔所有的可能波長的一小部分。紅外光，可以以熱的形式感覺到，它的波長比可見光長。在另一端是紫外線(UV)光，可以用它在皮膚中產生維生素D。這些和其他形式的光在科學上有很多不同的用途。
在紫外線範圍內有一個波長子集，稱為真空紫外線（VUV），之所以這麼叫是因為它們很容易被空氣吸收，但可以通過真空。一些波長在120-200納米左右的VUV對科學家和醫學研究人員特別有用，因為它們可以用於不同材料甚至生物樣本的化學和物理分析。
然而，光比波長更重要。為了使VUV真正有用，它還需要以一種稱為圓偏振的方式進行扭曲或偏振。現有的產生VUV的方法，如使用粒子加速器或雷射驅動的等離子體，有許多缺點，包括成本、規模和複雜性。但同時，這些也只能產生非扭曲的線性偏振VUV。如果有一種簡單的方法來製造圓形偏振VUV，那將是非常有益的。來自東京大學光子科學與技術研究所的Kuniaki Konishi助理教授和他的團隊可能就有了答案。
"我們製造了一個簡單的裝置，將圓偏振的可見光雷射轉化為圓偏振的VUV，以相反的方向扭轉，"Konishi說。"我們的光子晶體介電納米膜(PCN)由一塊僅48納米厚的氧化鋁基晶體(-Al2O3)製成的薄片組成。它位於525微米厚的矽片之上，矽片上有190納米寬的孔，相隔600納米。"
在我們的眼中，PCN膜只是看起來像一個沒有特徵的平面，但在強大的顯微鏡下，可以看到穿孔的圖案。它看起來有點像淋浴噴頭上的孔，這些孔可以增加水壓以產生噴射。
"當波長為470納米的圓偏振藍色雷射脈衝照射到矽中的這些通道時，PCN就會作用於這些脈衝，並將它們向相反的方向扭轉，"Konishi說。"它還將它們的波長縮小到157納米，在光譜學中非常有用的VUV範圍內。"
通過圓偏振VUV的短脈衝，研究人員可以觀察到亞微米尺度的快速或短暫的物理現象，否則是不可能看到的。這種現象包括電子或生物分子的行為。所以這種生成VUV的新方法對醫學、生命科學、分子化學和固態物理學的研究人員很有幫助。雖然之前已經展示了類似的方法，但它產生的較長波長的有用性較低，而且使用的是金屬基薄膜，而金屬基薄膜在雷射的作用下會迅速降解。PCN對此的抵抗力要強得多。
"我很高興，通過對PCN的研究，我們發現了一種新的、有用的圓偏振光轉換應用，產生的VUV具有所需的強度，使其成為光譜學的理想選擇，"Konishi說。"而且令人驚訝的是，與以往的金屬基器件不同，PCN膜可以在雷射的反覆轟擊下存活下來。這使得它適合在實驗室使用，並可能會長期廣泛使用。"
論文標題為《Circularly polarized vacuum ultraviolet coherent light generation using a square lattice photonic crystal nanomembrane》。