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新華社北京6月7日電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(bào)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(dú)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(shí)現(xiàn)了二維和三維納米級圖形的寫入、擦除和重寫,驗(yàn)證了它在數(shù)據(jù)存儲方面的應(yīng)用潛力。在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)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。
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