微米和纳米科技材料

金属-半导体纳米激光器“照亮”纳米世界

金属-半导体纳米激光器“照亮”纳米世界

研究人员利用激光发射出极短“闪光”,以研究纳米世界。

由于卓越的定位精确性和对入射激光的放大作用,由金属和半导体构成的微粒有望作为未来光学计算机组件的光源。《自然通讯》杂志发文称,德国奥尔登堡大学研究人员Christoph Lienau博士和Jin-Hui Zhong博士领导的研究小组首次对金属-半导体微观粒子的光学作用过程进行了解释。

在他们的研究中,材料学家Dong Wang和Peter Schaaf教授制造了纳米金海绵,并通过先进的纳米制造技术,为纳米海绵涂覆了半导体氧化锌层。这种纳米材料结合了金属和半导体的光学性能,能够改变光束的颜色。例如,当它受到红色激光照射时,可以发射出短波长的蓝色激光。发射光的具体颜色取决于材料性质。Lienau表示,制造纳米尺度的非线性光学材料是目前光学领域研究的重大挑战之一。

未来的光学计算机可能会依靠光进行计算,纳米颗粒可以作为其微型光源。Zhong说:“这样的粒子可以称为纳米激光器。其潜在应用包括超快光学开关和晶体管。”

为了解释纳米材料对激光颜色的转换性能,瑞典隆德大学研究人员Anne L'Huillier博士与Anders Mikkelsen博士等使用了超快光电子显微镜技术。他们发现,光有效地聚集在了纳米孔道中。德国伊尔梅瑙科技大学物理学家Erich Runge教授的团队用理论模型模拟了这种材料的特性。他们认为,金属-半导体纳米颗粒能够为调整发射光的性质提供新机遇。Zhong说:“我们的研究为理解金属-半导体纳米结构如何放大光提供了基础性的新见解。观测结果有助于开发出具有更好光学性能的材料。”

Lienau指导的“超快纳米光学”研究团队,主要从事超高空间、时间分辨率的纳米世界进程的研究。Lienau团队已经在这个领域取得了多项重大突破。例如,他们开发的金属超级透镜,达到了创纪录的光学分辨率。

编译:雷鑫宇 审稿:阿淼 责编:唐林芳

期刊来源:《自然通讯》

期刊编号:2041-1723

原文链接:https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/uoo-anl031920.php

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