【中國科學報】科學家實現光子晶體無墨彩寫與複印

2020-11-25 中國科學院

  近日,中科院深圳先進技術研究院納米調控與生物力學研究中心研究員杜學敏團隊實現了雷射程控形狀記憶光子晶體的無墨彩寫與複印,利用雷射即可在光子晶體智能材料上實現無墨彩色直寫和複印功能,有望拓展光子晶體在信息存儲等領域的應用,相關研究結果近日發表於Materials Horizons,並被選為後封面。

  研究團隊將光子晶體反蛋白石多孔結構設計到共價交聯的聚苯乙烯/聚丙烯酸正丁酯形狀記憶材料中,得益於聚苯乙烯/聚丙烯酸正丁酯形狀記憶材料較寬的玻璃化轉變溫度(47℃~105 ℃),該材料可擁有多個臨時形狀,且均能在室溫穩定維持。採用近紅外光照射,即可實現形狀記憶光子晶體材料臨時形狀在納米尺度上的快速精準回復,由此改變光子晶體晶格間距,帶來肉眼可見的顏色變化。而且,通過改變光照時間便可控制形狀回復程度,進而可以程控顏色變化。值得強調的是,利用近紅外雷射可在同一張形狀記憶光子晶體薄膜上直寫出紅綠藍等多種色彩,反覆擦寫50次以上仍保持優異性能;同時,利用雷射還可以將A4紙上的黑色圖案彩色複印到形狀記憶光子晶體薄膜上,複印下來的信息可以在室溫下穩定保存超過一年。

  該項研究首次報導了無需墨水、利用雷射即可實現多種顏色直寫和複印,有望拓展基於這類智能材料的新型雷射彩色列印與複印技術,及這類智能材料在信息存儲與生物醫學等領域的應用。

  相關論文信息:https://doi.org/10.1039/D0MH00150C

  (原載於《中國科學報》 2020-04-10 第4版 綜合)

相關焦點

  • 深圳先進院實現雷射程控形狀記憶光子晶體的無墨彩寫與複印
    近日,中國科學院深圳先進技術研究院納米調控與生物力學研究中心研究員杜學敏團隊實現雷射程控形狀記憶光子晶體的無墨彩寫與複印:利用雷射即可在光子晶體智能材料上實現無墨彩色直寫和複印功能,有望拓展光子晶體在信息存儲等領域的應用,相關研究結果以Inkless Multi-color writing and copying
  • 【中國科學報】容忍光子損失玻色採樣實驗首次實現
    中國科學技術大學教授潘建偉及其同事陸朝陽等與中國科學院上海微系統與信息技術研究所尤立星小組合作,實驗研究了一種量子計算模型「玻色採樣」對光子損失的魯棒性,證明容忍一定數目光子損失的玻色採樣可以帶來採樣率的有效提升。該研究成果為通過玻色採樣實現量子霸權開闢了一條高效的途徑,並於近日以「編輯推薦文章」的形式在線發表於《物理評論快報》。
  • 【中國科學報】光子軌道角動量糾纏量子存儲實現
    本報訊(記者楊保國)近日,中國科學技術大學郭光燦院士帶領的中科院量子信息重點實驗室史保森小組在高維量子中繼研究方向取得重要進展,首次在國際上實現了光子軌道角動量糾纏的量子存儲,進一步證明了基於高維量子中繼器實現遠距離大信息量量子信息傳輸的可行性。相關研究已發表於《物理評論快報》。
  • 科學網—科學家首次利用光學晶片實現光子角動量編碼技術
    本報訊(記者彭科峰)日前,中科院長春光機所顧敏院士領導的研究團隊首次利用光學晶片實現了納米尺度下對光子角動量的操控。
  • 【中國科學報】科學家成功組建天地一體化量子通信網絡
    【中國科學報】科學家成功組建天地一體化量子通信網絡 按通信信道的不同,量子密鑰分發主要有光纖和自由空間兩種實現方式。光纖量子密鑰分發技術的信道穩定性較好,不易受溫度、溼度、天氣等環境因素影響,但由於光纖固有衰減特性,光纖量子密鑰分發傳輸距離限制在百公裡量級。自由空間量子密鑰分發以大氣層和外太空的自由空間為傳輸介質,光子在自由空間中具有低損耗特性,這使得基於衛星平臺的千公裡以上量級量子密鑰分發成為可能。
  • 【中國科學報】科學家首次製備含單分子的量子糾纏態
    本報訊(記者楊凡)關於量子糾纏,科學家的研究對象多是光子。但最新研究表明,經過調控,分子尺度也可以出現量子糾纏現象。中國科學院微觀磁共振重點實驗室教授林毅恆團隊與美國合作者,在離子阱體系實現帶電原子和帶電分子的聯合調控,首次製備了單原子和單分子之間的量子糾纏態,並且通過定量表徵手段,確定產生的量子糾纏超過臨界閾值。該研究成果近日在線發表於《自然》。
  • 【中國科學報】高保真度32維量子糾纏態首次實現
    本報訊 近日,中國科學技術大學郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展,團隊中的李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利學者合作,首次實現高保真度32維量子糾纏態,創造世界最高水平,為進一步實現各種高維量子信息過程,以及研究高維系統的量子物理基本問題打下重要基礎。
  • 科學網—科學家讓原子伴光子「跳舞」
    據新華社電 中國、美國、澳大利亞科研人員組成的聯合研究團隊首次在實驗中讓原子伴著光子「跳舞」,並揭示了這種「舞蹈」的「
  • 科學網—光子軌道角動量糾纏量子存儲實現
    ,首次在國際上實現了光子軌道角動量糾纏的量子存儲,進一步證明了基於高維量子中繼器實現遠距離大信息量量子信息傳輸的可行性。 光子的軌道角動量產生於電磁波螺旋前進的波前,可構成一個無限維的編碼空間,將光子編碼在軌道角動量空間,可大幅度增加光子的信息攜帶量。此外,利用光子的高維編碼態還可以提高量子密鑰傳輸的安全性,實現二維編碼態無法完成的量子信息協議,並進行量子力學基本問題的研究。
  • 中國科學家首次實現光子遠距瞬間轉移!麻省學者:邁向量子化...
    上世紀90年代,科學家們預測了量子通信的可能性。近兩年來,中國在量子應用上取得的成就舉世矚目,繼在實驗室外實現了世界首次量子傳輸後,如今中國科學家已經取得進一步突破,成功將一顆光子從地球瞬間轉移到距離地表500km外軌道的全球首顆量子衛星上,這也是目前全球最長距離的量子糾纏實驗!
  • 【中國科學報】我國科學家實現「量子計算優越性」
    中國科學技術大學供圖本報訊(通訊員 桂運安)中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等與中科院上海微系統與信息技術研究所、國家並行計算機工程技術研究中心的研究人員合作,構建了76個光子的量子計算原型機「九章」,實現了具有實用前景的「高斯玻色取樣」任務的快速求解,使得我國成功達到量子計算研究的首個裡程碑——量子計算優越性,為實現可解決具有重大實用價值問題的規模化量子模擬機奠定技術基礎
  • 【中國科學報】極紫外區的「中國神光」
    先進自由電子雷射的發展在前沿科學研究中發揮著越來越重要的作用,特別是近十年來,自由電子雷射技術的發展和突破為探索未知物質世界、發現新科學規律、實現技術變革提供了前所未有的研究工具。  「自由電子雷射能夠給分子『拍電影』,比如記錄化學鍵斷裂的動態過程,具有非常誘人的應用前景。」中科院上海應物所所長趙振堂說。  而要拍好這部「電影」,離不開神奇的極紫外光。
  • 中國科學家構建76光子量子計算原型機
    ,構建了76個光子的量子計算原型機「九章」,實現了具有實用前景的「高斯玻色取樣」任務的快速求解,使得我國成功達到量子計算研究的首個裡程碑——量子計算優越性,為實現可解決具有重大實用價值問題的規模化量子模擬機奠定技術基礎。
  • 【中國科學報】「墨子號」量子衛星實現安全時間傳遞
    本報訊(見習記者楊凡)中國科學技術大學潘建偉及彭承志、徐飛虎等利用「墨子號」量子科學實驗衛星,在國際上首次實現量子安全時間傳遞的原理性實驗驗證,為未來構建安全的衛星導航系統奠定了基礎基於「墨子號」量子科學實驗衛星,潘建偉團隊實現了星地單光子時間傳遞、高速率星地雙向異步雷射時間應答器等關鍵技術突破,實現了星地量子安全時間同步的技術驗證,獲得了30皮秒精度的星地時間傳遞,此精度達到了星地雷射時間傳遞的國際先進水平。該工作得到了審稿人的高度評價:「該實驗在空間量子實驗領域又一次超越了現有技術水平。」「這對於量子技術的實用化至關重要。」
  • 「中國科學報」科學家首次完成分布式量子相位估計實驗驗證
    中國科學技術大學教授潘建偉及其同事陳宇翱、徐飛虎等利用多光子量子糾纏,在國際上首次實現分布式量子相位估計的實驗驗證,為構建基於量子網絡的高精度量子傳感奠定基礎。該成果11月30日在線發表於《自然—光子學》。審稿人對該工作給予高度評價,稱讚這是一項「重要的裡程碑工作」。
  • 郭光燦等實現光子軌道角動量糾纏量子存儲—新聞—科學網
    ,首次在國際上實現了光子軌道角動量糾纏的量子存儲,進一步證明了基於高維量子中繼器實現遠距離大信息量量子信息傳輸的可行性。 光子的軌道角動量產生於電磁波螺旋前進的波前,可構成一個無限維的編碼空間,將光子編碼在軌道角動量空間,可大幅度增加光子的信息攜帶量。此外,利用光子的高維編碼態還可以提高量子密鑰傳輸的安全性,實現二維編碼態無法完成的量子信息協議,並進行量子力學基本問題的研究。
  • 【中國科學報】首次實現量子反常霍爾效應
    最近,由中科院物理所和清華大學等機構的科研人員組成的團隊,首次成功實現「量子反常霍爾效應」。該結果於3月14日在線發表於美國《科學》雜誌。 在凝聚態物理領域,量子霍爾效應研究是一個非常重要的研究方向。發現整數量子霍爾效應與分數量子霍爾效應的科學家分別獲得1985年和1998年諾貝爾物理學獎。
  • 容忍光子損失玻色採樣實驗首次實現—新聞—科學網
    本報訊 中國科學技術大學教授潘建偉及其同事陸朝陽等與中國科學院上海微系統與信息技術研究所尤立星小組合作,實驗研究了一種量子計算模型
  • 光子如雪也能崩塌
    看,它們都雪崩 雪崩過程是由一系列小擾動觸發的一連串事件,它可以在除真實積雪崩塌之外的許多現象中被發現,包括香檳泡沫的破裂、核爆炸、雷射、神經元網絡,甚至金融危機。 雪崩是非線性過程的一個極端例子,在這個過程中,輸入或激勵的變化會導致輸出信號不成比例的變化,通常是不相稱的大。
  • 中國科學家實現十光子糾纏:瞬移近了?
    中國科學家創造了一項新的物理學紀錄,首次成功實現「十光子糾纏」,打破了塵封4年的「八光子」紀錄。值得一提的是,之前的五光子、六光子甚至八光子都是由潘建偉及相關同事完成的。潘建偉院士帶領的中國科學技術大學團隊的「多光子糾纏和幹涉度量學」曾經獲得2015年度國家自然科學一等獎。