光线几乎无处不在，这是我们人眼能够视物的基础。光线打在物体上被散射，无法穿透物体，这就形成了影子。日前，研究人员制造出了一种特殊的光波——它们甚至可以穿透不透明的材料，仿佛该物体压根不存在。
为什么糖不透明？因为穿透一块糖的光以非常复杂的方式被散射，改变和偏转。有一类非常特殊的光波不适用于此：对于任何特定的无序介质（例如刚提到的方糖），这种光波可以构建量身定制的光束，使其不会被这种介质改变，而只会被衰减。光束从而可以穿透介质，在介质的另一侧投下光斑，其形状与介质根本不存在的形状相同。科学家将其称为“散射不变光模式”。
TU维也纳理论物理研究所的Stefan Rotter教授与他的团队一起正在开发描述这种光散射效应的数学方法。作为光散射介质，研究团队使用了一种完全随机排列的纳米颗粒的不透明白色粉末——氧化锌。
研究人员先通过氧化锌粉末发出非常特殊的光信号，并测量它们如何到达其后面的检测器。由此可知该介质如何改变任何其他光波，从而确切地计算出该氧化锌层改变的波型，就像这一层薄薄的氧化锌粉末中完全发生没有光波散射一样。
在实验中，研究人员发现氧化锌实际上根本不会改变这些光波的形状，只是让光波的整体强度稍微变弱。
尽管这些散射不变量光模式很特殊，也很罕见，但在理论上可能存在的光波数量无限的情况下，人们还是可以找到很多这样的光模式。而如果你把这些散射不变量光模式中的几种以合适的方式组合起来，又会得到一个散射不变量的波形。
散射不变光模式也可以用于成像过程。医学上常用的X射线用由于波长较短，因此可以穿透我们的皮肤，观察人体内部情况。但是，光波穿透对象的方式不仅取决于波长，还取决于波形， 论文作者Matthias Kühmayer说，“如果要将光聚焦在对象内部的特定点上，那么我们的方法将带来全新的可能性。我们能够证明，使用我们的方法，氧化锌层内部的光分布也可以得到专门控制。”
这对于生物实验来说可能会很有趣。未来科学家或许能够通过在非常特定的点引入光线，以深入观察细胞内部。
参考资料：
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/04/210412114826.htm