發(fā)表在《自然-通訊》上的新研究首次顯示了一維范德瓦耳材料的強(qiáng)大光學(xué)特性。當(dāng)電子被限制在非常小的空間里時(shí)，它們可以表現(xiàn)出不尋常的電、光和磁行為。 從將電子限制在二維原子片石墨烯中這一壯舉在2010年贏得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)到進(jìn)一步限制電子以實(shí)現(xiàn)一維性，這一廣泛的研究路線正在改變物理學(xué)、化學(xué)、能源采集、信息和其他領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和技術(shù)進(jìn)步的面貌。

在《自然-通訊》上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，阿爾托大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電子被限制在其一維子單元中時(shí)，纖維狀的紅磷可以顯示出大的光學(xué)反應(yīng)--也就是說(shuō)，該材料在光的照射下顯示出強(qiáng)烈的光致發(fā)光。紅磷，像石墨烯一樣屬于一個(gè)獨(dú)特的材料組，稱為一維范德瓦爾斯(1D vdW)材料。1D vdW材料是一種在2017年才被發(fā)現(xiàn)的全新類型的材料。到目前為止，對(duì)1vdW材料的研究主要集中在電氣性能方面。

研究人員利用了Micronova納米加工潔凈室的特殊設(shè)施

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)光致發(fā)光光譜學(xué)等測(cè)量方法揭開(kāi)了1D vdW纖維狀紅磷的光學(xué)特性，他們將激光照射在樣品上，并測(cè)量發(fā)射回來(lái)的光的顏色和亮度。研究結(jié)果顯示，1D vdW材料表現(xiàn)出巨大的各向異性的線性和非線性光學(xué)反應(yīng)，換句話說(shuō)，光學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈依賴于纖維狀磷晶體的方向以及發(fā)射強(qiáng)度，這與特定時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)量有關(guān)。

"實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)方式使1D vdW纖維狀紅磷成為一種真正令人興奮的材料。例如，它同時(shí)顯示了巨大的各向異性的線性和非線性反應(yīng)以及發(fā)射強(qiáng)度，這很引人注目，"阿爾托大學(xué)的博士后研究員Du Luojun博士說(shuō)。

該材料的光致發(fā)光 - 在日常生活中常見(jiàn)的反光標(biāo)志或兒童夜光玩具中的效果，當(dāng)光被吸收后被發(fā)射出來(lái)的特性也讓研究人員感到振奮。研究小組將纖維狀紅磷的光致發(fā)光與單層二硫化鉬(MoS2)進(jìn)行了比較，后者因其強(qiáng)烈的光致發(fā)光而聞名，最終發(fā)現(xiàn)光致發(fā)光的強(qiáng)度是前者的40多倍，其超亮的過(guò)程令人驚訝，盡管過(guò)程是非常短暫的。

"纖維狀紅磷的強(qiáng)烈光致發(fā)光是出乎意料的。事實(shí)上，我們最初預(yù)計(jì)，纖維狀紅磷的光致發(fā)光只會(huì)很弱?；诶碚撚?jì)算，這種效應(yīng)實(shí)際上不應(yīng)該很強(qiáng)，所以我們現(xiàn)在正在做更多的實(shí)驗(yàn)，以澄清其余輝的來(lái)源，"Du說(shuō)。

"像纖維狀紅磷這樣的一維范德瓦爾斯材料在顯示器和其他應(yīng)用中顯示出真正的前景，這些應(yīng)用依靠的材料正是我們?cè)谶@項(xiàng)研究中看到的行為。如果我們將其與傳統(tǒng)材料的反應(yīng)進(jìn)行比較，其各向異性的光學(xué)反應(yīng)的光譜似乎也非常寬廣，"領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的小組的Sun Zhipei教授說(shuō)。

關(guān)鍵詞： 光學(xué)特性 德瓦耳材料 新研究 電子