在一项新的研究中，科学家发现，仅仅调整纳米尺度绝缘体结构的几何参数，就可把光强度提高到前所未有的水平。从理论上讲，他们估计，光强度会提高10万倍，这是指入射强度，幅度超大。这一巨大的光照强度提升会带来新的发展，推动全光开关和生物感应方面的应用。

　　研究人员中，丽贝卡·塞尼斗（Rebecca Sainidou）是来自西班牙国家研究委员会（CSIC），简·任吉尔（Jan Renger）来自光子科学协会（ICFO），其他合作者来自西班牙各种机构。他们发表了这项研究，探讨了用新方法进行电介质光增强，就刊登在最近一期的《纳米通讯》杂志。

　　科学家们解释说，其中最大的个问题是，这些纳米光电设备是金属做的，这些设备中的金属吸收一些光，但却会限制整体光照强度。在这里，研究人员提出，要使用电介质而不是金属结构，他们介绍了三种不同的排列方式，以实现巨大的光照增强：介电材料波导、介电材料粒子阵列，以及混合这两种结构。在这三种方法中的每一种，研究人员都表明，通过抑制吸收损失，光能量就可堆积在共振腔中，从而创造极强的光场。

　　“金属结构可产生类似水平的增强，但它是通过小范围的等离子体激发，幅度有限，只能延长几纳米的直径，”论文合著者、CSIC的亚维尔·加西亚·德·阿巴交（Javier García de Abajo）说。“相比之下，我们的技术可以有巨大的提高，而且数量庞大，从而可高效利用提供的光能量，并扩展到生物传感应用和非线性光学。在金属结构中，吸收可能是个问题，因为可能会使材料受损，也因为它会减少可用的光能量，这恰恰是在可以增强光能量的地方。这种类型的问题没有出现在我们的介电结构中。

　　“我们可以获得巨大的光照强度增强，只需简单地堆积光就行，要堆积的光来自各种可能的光源。（例如：把许多光纤的末端靠近空间上的一个共同点，或收集的光来自许多面大型镜子）。但这听来就像是浪费了很多的光能量，只是为了获得一种增强效果，而且是在较小范围的空间获得这种效果。然而，从本质上讲，这正是金属结构所做的，就是要把光集中在所谓的光学热点，使用的是等离子。相反，我们的结构不把光集中在狭小的空间：而是把光放大到巨大幅度，这就具有重要的应用价值。这种放大的实现，是使用隐逝光波和放大光波,这样不是传输能量，而是把能量积聚起来。”

　　虽然理论上说，没有上限限制约光强度的提升，这些结构都能够无限提升，但是，制造技术的缺陷把光增强限制在10万倍的入射光强度。在一次原理循证演示中，对于这种介质波导技术，研究人员说，光照强度提升100倍。研究人员预测，这种适度的增强应该很容易实现，只要降低界面粗糙度就可以，这当然需要更仔细的制备。研究人员现在正在实验证明更大的光增强。

　　研究人员解释说，部分设计的纳米装置用于光学应用，就可以控制光增强，也能控制光的约束和亚波长光导。演示的性能可获得非常大的光强度，数值巨大，研究人员已经开辟了新的可能性，有许多纳米光伏应用。例如，纳米光电子组件已被用于产生人造磁性、负折射、隐形以及生物传感。

　　“某些分子会在我们的身体中优先产生，当我们患有一些疾病（如肿瘤、感染等）时就是这样，”加西亚说。“检测这些分子有时是一项艰巨的任务，因为它们很少出现在微小的浓度。有一种实用的方法可检测这些分子，揭示与它们相关联的潜在疾病，这就是用光照射它们，看它们是分散光还是吸收光（例如，不同颜色的光如何被这些分子吸收，或它们如何改变光的颜色）。因此，重要的是放大这些分子生产的光学信号，这样，我们就有机会获得这些信号，即使它们处于非常低的浓度。我们的结构准确地说就是可做到这点：它们放大光，幅度很大，所以，如果检测到的分子被置于这些光照之下，它们会更容易产生所说的光信号（吸收、改变颜色等）。这就是一种有用的方法，可检测疾病如癌症等。

　　“在不同的方向，光放大可用于非线性地响应外部光，这可以直接用于处理信息，加密为光信号。这是一个野心勃勃的目标，就是需要制作光学计算机。这样的电脑现在还遥不可及，但有望极大地提高计算和通信速度。我们的结构提供了一种创新的方法，就是利用光在设备中处理信息。”