借助納米晶體實(shí)現(xiàn)“五彩”激光
從家用DVD機(jī)到超市的條形碼掃描器,我們?nèi)粘J褂玫碾娮蛹す庖话愣际羌t色的。不過(guò),科學(xué)家對(duì)納米半導(dǎo)體晶體的一項(xiàng)最新研究,為制造廉價(jià)的“五彩”激光開(kāi)辟了一條新的道路。該研究成果發(fā)表在5月24日的《自然》雜志上。
激光的顏色取決于發(fā)光材料。一般情況下,半導(dǎo)體中電子兩個(gè)能級(jí)間的能隙(band gap)決定著激光的波長(zhǎng)。但是,該研究的領(lǐng)導(dǎo)者——美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Los Alamos National Laboratory)物理學(xué)家Victor Klimov表示,在納米晶體中,能隙會(huì)隨著晶體薄片的尺寸大小改變——尺寸越小,能隙越大,這為多種顏色激光的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。 ![]() 研究中真正的挑戰(zhàn)是使納米晶體中的多數(shù)電子處于激發(fā)狀態(tài),因?yàn)橹挥羞@樣,納米晶體才能在入射光子的作用下產(chǎn)生放大的相干光。而在雙層納米晶體中,受激電子對(duì)中的一個(gè)電子往往會(huì)在被光子擊中前就自然躍遷到低能級(jí)狀態(tài),因此無(wú)法形成激光。 為了解決這一問(wèn)題,Klimov和同事將納米晶體分裂為硫化鎘核和硒化鋅殼,前者能夠使受激電子維持2納秒。由于這一時(shí)間是一般情況的50倍,因此足以讓外界光子擊中受激電子。 美國(guó)羅徹斯特大學(xué)(University of Rochester)的化學(xué)家Todd Krauss表示,與今天普遍應(yīng)用的激光相比,納米晶體激光將更加經(jīng)濟(jì)、有效和通用,它將有望促進(jìn)化學(xué)傳感器和光通信設(shè)備的發(fā)展。 |