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立陶宛和日本研究人員開發銀納米激光器

2024-12-24 11:39:49來源：OFweek激光網關鍵詞：銀納米激光器閱讀量：23326

導讀：當模板參數與納米立方體的光學特性相匹配時，會產生一種稱為表面晶格共振的獨特現象，從而在光學活性介質中有效地產生光。

　　近日，立陶宛考納斯理工大學(KTU)與日本茨城市筑波國家材料科學研究所的研究人員攜手，成功開發出一種基于銀納米立方體的新型納米激光器。

　　盡管其結構微小，只能通過高倍顯微鏡觀測，但其潛在應用前景廣闊，研究團隊對此充滿信心。

　　該納米激光器在醫療早期診斷、數據通信及安全技術等領域具有廣泛的應用潛力，同時，它也有望成為研究光與物質相互作用的重要工具。激光的光放大與產生方式因應用而異，決定了輻射的顏色與激光束的質量。

　　據該發明的共同作者、KTU的明道加斯博士Juod?nas介紹：“納米激光器利用比毫米小一百萬倍的結構來產生和放大光，其激光輻射在極小體積的材料中生成。”

　　盡管納米激光器的研究與開發已持續一段時間，但KTU及日本合作伙伴的版本在制造工藝上獨具特色。他們采用銀納米立方體，這些立方體整齊排列在表面上，并填充光學活性材料，從而創建了放大光和產生激光效應所需的機制。

　　“銀納米立方體作為極小的單晶銀顆粒，具備卓越的光學性能，是我們納米激光器的核心組件。”KTU材料科學研究所的Juod?nas研究員表示。

　　這些納米立方體通過日本KTU合作伙伴發明的獨特工藝合成，確保了其精確的形狀與質量。隨后，利用納米粒子自組裝工藝，將這些立方體排列成二維結構。在此過程中，顆粒自然地從液體介質中排列到預先設計的模板上。

　　當模板參數與納米立方體的光學特性相匹配時，會產生一種稱為表面晶格共振的獨特現象，從而在光學活性介質中有效地產生光。

　　與傳統的使用反射鏡產生此現象的激光器不同，KTU團隊發明的納米激光器利用帶有納米顆粒的表面。“當銀納米立方體以周期性模式排列時，光會被它們捕獲。這一過程類似于游樂園的鏡子大廳，但在這里，鏡子是納米立方體，而‘游客’則是光。”Juod?nas形象地比喻道。

　　這些被捕獲的光不斷積累，直至最終越過受激輻射的能量閾值，從而產生具有特定顏色和方向的強光束。激光一詞即為受激輻射放大光的縮寫，正是描述了這一過程。

　　通過使用高質量且易于生產的銀納米立方體，該激光器能夠以創紀錄的低能量運行，為大規模生產提供了可能。Juod?nas指出：“化學合成的銀納米立方可以大量生產，且其高質量使得我們能夠采用納米粒子自組裝技術。即使排列不完美，其屬性也能彌補這一不足。”

　　然而，在項目的早期階段，盡管該方法的簡單性本應引起關注，但立陶宛的研究資助機構卻持懷疑態度。“一些懷疑者質疑我們采用的簡單方法是否能創造出足夠高質量的納米激光器結構。”KTU材料科學研究所的Sigitas Tamulevicius教授說道。

　　盡管如此，KTU團隊堅信其納米激光器的質量，并成功獲得了一個國際組織的資助。Juod?nas解釋道：“經過大量的工作和實驗，我們已經證明，如果使用高質量的納米粒子，即使陣列不完美，也能實現有效效果。”

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