研究新突破！科學(xué)家用三個原子厚的特殊材料控制光

在日常生活中，我們有多種控制光線的方式—關(guān)上窗戶、戴上太陽鏡、涂抹防曬霜等。但是，對光的控制也可采用高科技的方法，各種電子產(chǎn)品的屏幕就涉及到對光的處理。

近日，工程與應(yīng)用科學(xué)部的科學(xué)家使用只有三個原子厚的特殊材料來控制光，其精度超過了以往使用的任何方法。

這種特殊的材料由所謂的黑磷構(gòu)成，它在許多方面類似于石墨或石墨烯，即由單原子厚層組成的碳形式。但是，盡管石墨烯層是完全平坦的，但黑磷的層是有棱紋的，就像一條燈芯絨褲子或瓦楞紙板的質(zhì)地。

研究的主要作者Harry Atwater說：“這種晶體結(jié)構(gòu)使黑磷具有顯著的各向異性光學(xué)特性，各向異性意味著它與角度有關(guān)。像石墨烯這樣的材料中，無論偏振角度如何，光都會被同等地吸收和反射。從某種意義上說，黑磷非常不同，如果光的偏振沿著波紋排列，它的響應(yīng)與如果它垂直于波紋對齊。”

他繼續(xù)解釋說道：“黑磷的特殊之處在于它也是一種半導(dǎo)體，這種材料的導(dǎo)電性比絕緣體（如玻璃）好，但不如金屬（如銅）好。微芯片中的硅是半導(dǎo)體的一個例子，就像用硅構(gòu)建的微小結(jié)構(gòu)如何控制微芯片中的電流一樣，由黑磷構(gòu)建的結(jié)構(gòu)可以在向它們施加電信號時控制光的偏振。”

液晶顯示(LCD)技術(shù)已經(jīng)廣泛運用于手機屏幕和電視中，但是黑磷技術(shù)有可能遠遠領(lǐng)先于它。黑磷陣列的“像素”可能比LCD中的“像素”小20倍，但對輸入的響應(yīng)速度卻快了一百萬倍。

研究人員表明，這樣的速度對于在線觀看電影或閱讀文章來說不是必需的，但它們可以徹底改變電信?；诤诹妆拥碾娦旁O(shè)備可以調(diào)整每個信號的極化，從而不會相互干擾，這將使光纖電纜能夠承載比現(xiàn)在更多的數(shù)據(jù)。

該研究論文題為“Broadband electro-optic polarization conversion with atomically thin black phosphorus”，已發(fā)表在Science上。

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論文原文：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj7053

標簽： 研究 家用 控制 材料