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新材料将红外激光转换成可见光

2016-07-14 14:19
蓝林笑生
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  电灯可能是人类现代社会最简单也最重要的工具之一。从传统的白炽灯到荧光灯,再到现在的LED灯,技术的进步方向是能耗更少、寿命更长、成本更低。

  最近德国马尔堡菲利普大学的Stefanie Dehnen和Sangam Chatterjee等人发明了一种新材料,可以将红外线激光转换为可见光。这种转换可能听起来并不新鲜,不少科学家都曾做过类似的工作,不过Dehnen和Chatterjee团队的工作既然能够发表在《Science》上,就一定有其独特之处——他们的材料所发出的可见光是直线光束,方向与入射激光保持一致。而之前报道的材料,基本都是向随机方向散射光线。甚至可以这样说,这种材料只是改变了红外激光的波长但没有改变其方向,射出的是“类似激光”的可见光(A highly efficient directional molecular white-light emitter driven by a continuous-wave laser diode. Science, 2016, 352, 1301-1304, DOI: 10.1126/science.aaf6138)。

  图来源:Nils W. Rosemann/Science

  研究人员精心设计的这种无定形材料外观看起来并不起眼,是一堆白色的粉末(下图B),结构的核心是锡原子和硫原子的类金刚石结构,并连接着有机配体(下图A)。这种材料与高分子混合后可以在例如玻璃的载体上形成透明的膜。用廉价、低功率的连续波红外激光二极管产生的红外激光(波长800 nm)照射这种材料时,其独特结构将通过非线性相互作用使光束波长发生改变,出射光束变为可见光,可以高效率地得到高度定向的暖白色可见光束,看上去很类似卤钨灯(色温2900 Kelvin)(下图C)。而且,所得到的可见光可以通过微调入射的红外激光进行调整。

  除了独特的可见光转换性能,这种材料具有非挥发性、空气稳定性和热稳定性(在300 ℃的高温下也能保持稳定)。另外,该团队研发的这种材料成本低廉、容易制备、易于大规模生产。

  由于红外激光二极管的生产工艺已经相当成熟,成本也很低廉,这种材料容易催生出新型的特殊光源,运用于需要高度控制光线方向的设备中,例如显微镜和投影设备中。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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