據(ju)《自然·納米技(ji)術》報道,美國科學(xue)(xue)家研(yan)制出世界上最薄的光學(xue)(xue)裝置——一種只有3個(ge)原子(zi)厚的波(bo)導(dao)。此(ci)項研(yan)究成果可將現有光學(xue)(xue)器件的尺(chi)寸縮小幾個(ge)數(shu)量級,或帶(dai)來更高(gao)密(mi)度、更高(gao)容量的光子(zi)芯(xin)片。
加州大學圣(sheng)地亞哥(ge)分校研制(zhi)的(de)這款(kuan)新(xin)型波(bo)導,厚度約(yue)為6埃米(1埃米=10-10米),比典型光(guang)纖薄1萬倍,比集成光(guang)子電(dian)路(lu)中的(de)片上光(guang)波(bo)導薄約(yue)500倍。波(bo)導由(you)懸(xuan)浮在硅(gui)框(kuang)架上的(de)二硫化鎢單層(兩層硫原(yuan)子中間夾一層鎢原(yuan)子)組成,單層由(you)一系列納米孔圖案形成光(guang)子晶(jing)體。
這種(zhong)單層晶體(ti)的(de)(de)特(te)殊之處在(zai)于,其在(zai)室溫下可(ke)支持(chi)被(bei)稱為(wei)激子(zi)的(de)(de)電子(zi)—空穴(xue)對。這些激子(zi)產生(sheng)強(qiang)烈(lie)的(de)(de)光(guang)學響應,使晶體(ti)的(de)(de)折射(she)(she)率大約是圍繞(rao)其表(biao)面(mian)的(de)(de)空氣(qi)折射(she)(she)率的(de)(de)4倍。相(xiang)比之下,具有(you)相(xiang)同厚度的(de)(de)另(ling)一種(zhong)材料(liao)不具備如此(ci)高的(de)(de)折射(she)(she)率。當(dang)光(guang)線通(tong)過(guo)晶體(ti)傳播(bo)時,它會被(bei)內部(bu)捕獲并通(tong)過(guo)全內反(fan)射(she)(she)沿著平面(mian)傳導。該波導的(de)(de)另(ling)一個特(te)征是,可(ke)在(zai)可(ke)見光(guang)譜中(zhong)傳導光(guang)。
蝕刻(ke)到晶體中的(de)納米孔允(yun)許一些光(guang)(guang)(guang)垂直(zhi)于(yu)平面散射,從而得以(yi)觀察和探測。這個孔陣(zhen)列(lie)產生的(de)周期性結構,使晶體還能作為(wei)(wei)諧(xie)振(zhen)器。該系(xi)統不僅(jin)可以(yi)共振(zhen)地增強(qiang)光(guang)(guang)(guang)物質(zhi)相互作用,還可作為(wei)(wei)二(er)階光(guang)(guang)(guang)柵耦合(he)器將光(guang)(guang)(guang)耦合(he)到光(guang)(guang)(guang)波導中。
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