美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員日前報(bào)告說(shuō),他們找到一種新的方法,可用于制作納米尺度的線材以及色彩可調(diào)諧的納米級(jí)激光發(fā)生器。
這些線材最小直徑200納米,融入多種其他材料,能夠發(fā)出明亮和穩(wěn)定的激光,有望應(yīng)用于光電子領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。
這項(xiàng)研究由勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究員兼加利福尼亞大學(xué)伯克利分?;瘜W(xué)教授楊培東主持。借助一種簡(jiǎn)單的化學(xué)浸漬溶劑工藝,研究人員讓材料“自我組合”成納米晶體、板材和線材。
研究人員在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上發(fā)表論文介紹說(shuō),他們把一種含鉛薄膜浸入含有銫、溴和氯的甲醇溶劑,再將溶劑加熱至50攝氏度,所形成的含銫、鉛和溴的晶體結(jié)構(gòu)線材直徑在200納米至2300納米之間,長(zhǎng)度在2微米至40微米之間。
楊培東說(shuō),“讓人驚異的是,這其中的化學(xué)過(guò)程相當(dāng)簡(jiǎn)單。”相比之下,如果以標(biāo)準(zhǔn)工藝制作納米線材,需要昂貴的儀器和高溫等苛刻條件,效果卻未必理想。
在激光實(shí)驗(yàn)中,納米線材作為激光發(fā)生器被置于一塊石英基底上,在另外一個(gè)激光發(fā)生器激發(fā)下發(fā)出光線。研究人員確認(rèn),接受單個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間極短(僅為1秒鐘的10萬(wàn)萬(wàn)億分之一)的可見紫色激光脈沖激發(fā)后,納米級(jí)激光發(fā)生器發(fā)出的光線超過(guò)10億個(gè)周期,顯示出極為穩(wěn)定的性能。
按照楊培東的說(shuō)法,這是據(jù)他所知迄今為止第一個(gè)完全以無(wú)機(jī)材料、即不含碳材料制作的納米級(jí)激光發(fā)生器。而且實(shí)驗(yàn)表明,這種激光器發(fā)出的光線在一定范圍內(nèi)可調(diào)諧,包括可見綠光和藍(lán)光等波段。
借助透視電子顯微鏡,研究人員發(fā)現(xiàn),納米線材的晶體結(jié)構(gòu)與天然生成的鈣鈦礦相似,類似于鹽,易受空氣中水分的侵蝕。針對(duì)這一缺陷,楊培東設(shè)想,可以用聚合物或其他材料涂覆納米線材,保護(hù)它免受侵蝕。
納米級(jí)激光發(fā)生器所使用的這類納米新材料,在開發(fā)新一代高效太陽(yáng)能電池進(jìn)程中同樣顯現(xiàn)應(yīng)用前景。楊培東說(shuō),過(guò)去短短幾年間,對(duì)這類材料的研究取得長(zhǎng)足進(jìn)展,而創(chuàng)制納米級(jí)激光發(fā)生器有望為這些材料開拓一個(gè)全新前沿應(yīng)用領(lǐng)域。
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