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研究人员用新方法制作纳米线材和纳米激光器

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  新华社旧金山3月1日电 美国劳伦斯伯克利国家实验室研究人员日前报告说,他们找到一种新的方法,可用于制作纳米尺度的线材以及色彩可调谐的纳米级激光发生器。

  这些线材最小直径200纳米,融入多种其他材料,能够发出明亮和稳定的激光,有望应用于光电子领域,实现数据传输等应用。

  这项研究由劳伦斯伯克利国家实验室研究员兼加利福尼亚大学伯克利分校化学教授杨培东主持。借助一种简单的化学浸渍溶剂工艺,研究人员让材料“自我组合”成纳米晶体、板材和线材。

  研究人员在美国《国家科学院学报》上发表论文介绍说,他们把一种含铅薄膜浸入含有铯、溴和氯的甲醇溶剂,再将溶剂加热至50摄氏度,所形成的含铯、铅和溴的晶体结构线材直径在200纳米至2300纳米之间,长度在2微米至40微米之间。

  杨培东说,“让人惊异的是,这其中的化学过程相当简单。”相比之下,如果以标准工艺制作纳米线材,需要昂贵的仪器和高温等苛刻条件,效果却未必理想。

  在激光实验中,纳米线材作为激光发生器被置于一块石英基底上,在另外一个激光发生器激发下发出光线。研究人员确认,接受单个脉冲持续时间极短(仅为1秒钟的10万万亿分之一)的可见紫色激光脉冲激发后,纳米级激光发生器发出的光线超过10亿个周期,显示出极为稳定的性能。

  按照杨培东的说法,这是据他所知迄今为止第一个完全以无机材料、即不含碳材料制作的纳米级激光发生器。而且实验表明,这种激光器发出的光线在一定范围内可调谐,包括可见绿光和蓝光等波段。

  借助透视电子显微镜,研究人员发现,纳米线材的晶体结构与天然生成的钙钛矿相似,类似于盐,易受空气中水分的侵蚀。针对这一缺陷,杨培东设想,可以用聚合物或其他材料涂覆纳米线材,保护它免受侵蚀。

  纳米级激光发生器所使用的这类纳米新材料,在开发新一代高效太阳能电池进程中同样显现应用前景。杨培东说,过去短短几年间,对这类材料的研究取得长足进展,而创制纳米级激光发生器有望为这些材料开拓一个全新前沿应用领域。