美國勞倫斯伯克利國家實驗室研究人員日前報告說，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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。
這項研究由勞倫斯伯克利國家實驗室研究員兼加利福尼亞大學(xué)伯克利分校化學(xué)教授楊培東主持。借助一種簡單的化學(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《國家科學(xué)院學(xué)報》上發(fā)表論文介紹說，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，長度在２微米至４０微米之間。
楊培東說，“讓人驚異的是，這其中的化學(xué)過程相當(dāng)簡單。”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。
在激光實驗中，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)，接受單個脈沖持續(xù)時間極短（僅為１秒鐘的１０萬萬億分之一）的可見紫色激光脈沖激發(fā)后，納米級激光發(fā)生器發(fā)出的光線超過１０億個周期，顯示出極為穩(wěn)定的性能。
按照楊培東的說法，這是據(jù)他所知迄今為止第一個完全以無機(jī)材料、即不含碳材料制作的納米級激光發(fā)生器。而且實驗表明，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)新一代高效太陽能電池進(jìn)程中同樣顯現(xiàn)應(yīng)用前景。楊培東說，過去短短幾年間，對這類材料的研究取得長足進(jìn)展，而創(chuàng)制納米級激光發(fā)生器有望為這些材料開拓一個全新前沿應(yīng)用領(lǐng)域。
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