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化學(xué)所有機(jī)近紅外固體微納激光研究系列進(jìn)展

星之球科技 來源:中國科學(xué)院網(wǎng)2015-08-10 我要評(píng)論(0 )   

有機(jī)固體激光器因其制備簡單、價(jià)格低廉和易于集成等優(yōu)勢,一直以來備受科研工作者的關(guān)注。與無機(jī)激光介質(zhì)相比,有機(jī)激光材料來源廣泛,并且具有發(fā)射光譜寬、受激發(fā)射截...

       有機(jī)固體激光器因其制備簡單、價(jià)格低廉和易于集成等優(yōu)勢,一直以來備受科研工作者的關(guān)注。與無機(jī)激光介質(zhì)相比,有機(jī)激光材料來源廣泛,并且具有發(fā)射光譜寬、受激發(fā)射截面積大等特性,近年來在激光顯示、生物傳感器等應(yīng)用方面顯示出很大的應(yīng)用前景。在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的支持下,中國科學(xué)院化學(xué)研究所分子動(dòng)態(tài)與穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和光化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員付紅兵課題組近期在設(shè)計(jì)有機(jī)共軛小分子近紅外發(fā)光材料的基礎(chǔ)上,發(fā)展了有機(jī)固體微納近紅外激光器。
 
      傳統(tǒng)無機(jī)半導(dǎo)體垂直腔面發(fā)射激光器(verticalcavitysurfaceemittinglaser,vcsel)由上下兩層反射腔鏡以及夾在中間的活性層材料組成,需要復(fù)雜的工藝流程和昂貴的成本。相比較而言,有機(jī)半導(dǎo)體材料可以通過低溫溶液加工工藝進(jìn)行激光器諧振腔的構(gòu)筑??蒲腥藛T從1,4-二芳乙烯基苯(dsb)入手,利用溶液自組裝的方法制備了六邊形微米盤單晶。利用這種微米片狀結(jié)構(gòu)所形成的回音壁模式(whispergallerymode)的光學(xué)微腔,通過調(diào)控微米片的尺寸,分別實(shí)現(xiàn)了單模和多模的激光發(fā)射(angew.chem.int.ed.2014,53,5863);進(jìn)一步基于有機(jī)分子的可裁剪性,系統(tǒng)研究并揭示了分子結(jié)構(gòu)—微納諧振腔—激光性能三者之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)規(guī)律,為高性能有機(jī)固體激光器提供了新的設(shè)計(jì)思路(j.am.chem.soc.2014,136,16602);與此同時(shí)科研人員把材料體系拓展到有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料,實(shí)現(xiàn)了綠光波段的激光發(fā)射(adv.mater.2015,27,22)。
 
       最近,研究人員通過把“分子內(nèi)氫鍵”引入有機(jī)共軛小分子的策略,合成了固體發(fā)光量子效率高達(dá)15.2%的近紅外發(fā)光材料¾查耳酮衍生物dphp。由于dphp的雙親性質(zhì),用溶液自組裝方法自下而上構(gòu)筑了有機(jī)微米半球的回音壁諧振腔。與此同時(shí),dphp材料自身超快的輻射速率,避免了在高強(qiáng)度泵浦光下的激子-激子湮滅現(xiàn)象,使得dphp材料發(fā)出的近紅外熒光在回音壁腔中實(shí)現(xiàn)了光的受激發(fā)大,這也是基于非摻雜型有機(jī)固體近紅外激光的首例報(bào)道             (j.am.chem.soc.2015,doi:10.1021/jacs.5b03051)。文章在線發(fā)表后,美國《化學(xué)與工程新聞》(c&en)周刊網(wǎng)站,以organiclasersshinebrightintheinfrared為題對(duì)此工作進(jìn)行了相關(guān)報(bào)道并且給予了高度評(píng)價(jià):“easy-to-buildhemispherescouldprovewidelyusefulforlasingapplications”。

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