可在環境光條件下改變折射率的新型材料

2020-12-08 騰訊網

最新研究發現，二硫化鉭微觀晶體或將在3D顯示、虛擬實境甚至自動駕駛汽車中扮演著重要角色。

據工程師Gururaj Naik和萊斯布朗工程學院的研究生Weijian Li說，這種材料的二維陣列具有獨特的光學特性，可以在正常環境條件下和一般照明條件下進行控制。

當他們把一個二維的小條從一個大樣本上分離出來（利用的就是那個久經考驗的實驗工具，膠帶）並照射在上面，層狀材料會重新排列流經的電子的電荷密度波，從而改變它的折射率。

沿特定軸發射的光將根據進入的光強度更改其顏色。美國化學學會雜誌《納米快報Nano Letters》詳細報導了這一發現。

「我們需要一種能夠改變折射率的光學材料，應用於虛擬實境、3D顯示、光學計算機和雷射雷達等應用中，而這是自動駕駛汽車所必需的，」電氣和計算機工程助理教授Naik說，「同時，必須要儘快實現這些技術。只有這樣，我們才能方便啟用這些新技術。」

而二硫化鉭是一種半導體層狀化合物，具有稜柱狀金屬中心，似乎符合這一要求。眾所周知，這種材料在室溫下可以容納電荷密度波，可以調節其導電性，但光輸入的強度也會改變其折射率，折射率量化了光通過的速度。Naik說，這使得它是可調的。

當暴露在光下時，鉭層會重組成一個由12個原子組成的晶格，就像大衛之星或治安官的徽章一樣，它們促進了電荷密度波。這些恆星形態的堆積方式決定了這種化合物是絕緣的或是導電的。

結果也決定了它的折射率。光觸發晶體形態的重新排列，改變電荷密度波足以影響物質的光學常數。

「這屬於一類我們稱之為強相關材料的一類，這意味著電子之間強烈的相互作用，」Li說，「在這種情況下，我們可以預測對某些外部刺激有強烈反應的屬性。」

Naik補充道：「就算激勵和周圍的白光一樣溫和，也會起作用，這是一個優勢。這是我們所看到的第一種材料，會在室溫下產生作用，即光的相互作用不僅發生在單個粒子上，還發生在一組粒子聚集在一起。這種現象在薄至10納米、厚至1毫米的二硫化鉭中均起作用。」

Naik說：「我們認為，對於那些研究與這種材料應用相關的人來說，這是一個重要的發現。光將是一個非常強大的旋鈕，可以改變這種材料的相關性。」

來源：https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200902152159.htm

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