美國和韓國科研人員研制出一種納米晶體顆粒，能在光信號控制下像電燈泡一樣變亮或變暗，而且性質(zhì)非常穩(wěn)定，可多次反復(fù)開關(guān)而不“疲勞”。

美國哥倫比亞大學(xué)日前發(fā)布的新聞公報說，這種“光開關(guān)”材料有助于研發(fā)更高分辨率的納米顯微鏡、可容納海量數(shù)據(jù)的光學(xué)量子存儲器等。這項研究由該校和韓國蔚山國立科技學(xué)院等機(jī)構(gòu)聯(lián)合進(jìn)行，相關(guān)論文發(fā)表在英國《自然》雜志上。

一些物質(zhì)吸收光子后會釋放出新的光子，發(fā)光強(qiáng)度可通過改變?nèi)肷涔鈦碚{(diào)節(jié)，在生化、醫(yī)療、光電等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。但當(dāng)前使用的大多是有機(jī)染料或蛋白質(zhì)，其分子容易被光破壞，使用壽命較短。

新型納米晶體顆粒由氟釔化鈉材料制成，摻入了鑭系元素銩。該顆粒具有“光子雪崩”屬性，即入射光的微小變化能導(dǎo)致其發(fā)光強(qiáng)度劇烈改變，可以成為靈敏的光開關(guān)。實驗發(fā)現(xiàn)，用近紅外波段不同波長的光照射，顆粒會在發(fā)光和不發(fā)光狀態(tài)之間切換，幾小時內(nèi)開關(guān)上千次也沒有性能下降的跡象。近紅外波段是觀察生物分子的重要窗口，在微加工等方面也有獨特優(yōu)勢。

研究人員推測，新材料的開關(guān)性質(zhì)來源于晶體內(nèi)部極其微小的缺陷，以目前的技術(shù)還無法觀察到這些缺陷。他們用這種顆粒在三維基板上實現(xiàn)了二維和三維納米級圖形的寫入、擦除和重寫，驗證了它在數(shù)據(jù)存儲方面的應(yīng)用潛力。在另一項實驗中，新材料的穩(wěn)定開關(guān)特性使顯微成像過程可持續(xù)收集充足的光子，大幅提高分辨率。