Wetenschap

Science >> Wetenschap > >> Fysica

Gepolariseerde hetero-gestructureerde lichtbron:het huwelijk van 2D-materialen en 0D-kwantumdots

a, Schematisch diagram van het syntheseproces van nanosheets; b, Schematisch diagram van het koolstofpuntsyntheseproces; c, Schematische weergave van de composietstructuur; d, colloïdale eigenschappen van het composietmateriaal (λ =635 nm laser); e, Luminescentie-eigenschappen van het composietmateriaal (λ =365 nm UV-lamp); f, fenomeen van dubbele breking waargenomen onder orthogonale polarisatoren voor het composietmateriaal. Credits:Hongwei Xu, Jingwei Liu, Sheng Wei, Jie Luo, Rui Gong, Siyuan Tian, Yiqi Yang, Yukun Lei, Xinman Chen, Jiahong Wang, Gaokuo Zhong, Yongbing Tang, Feng Wang, Hui-Ming Cheng en Baofu Ding. bijschrift>
De generatie, modulatie en detectie van gepolariseerd licht spelen een cruciale rol op diverse gebieden, waaronder optische communicatie, laserverwerking, dynamische beeldschermen en biomedische beeldvorming. De vooruitgang van multifunctionele prototypeapparaten, die naadloos een reeks optische besturingstechnologieën integreren, biedt een groot potentieel om aan de toekomstige eisen van gepolariseerde optica te voldoen, waarbij de nadruk ligt op een laag energieverbruik, functionele integratie en kosteneffectieve optische componenten.

Gepolariseerde lichtbronnen omvatten de dubbele kenmerken van lichtemissie en optische modulatie en bieden vele onderscheidende voordelen, waaronder gepolariseerde lichtemissie en adaptieve optische modulatie. Niettemin worden conventionele organisch gepolariseerde luminanties geconfronteerd met een of meer uitdagingen, zoals ongevoeligheid voor externe velden, lage lichtefficiëntie of onvoldoende optische stabiliteit bij ultraviolet licht.

De innovatie van nieuwe luminanties, gekenmerkt door een verhoogde gevoeligheid voor externe velden, stabiliteit binnen het diepe ultraviolette golflengtebereik en een verhoogd lichtrendement, wordt van het allergrootste belang geacht voor de vervaardiging van multifunctionele optische besturingsapparaten. Vanwege hun afmetingen op nanoschaal in een of meer dimensies vertonen laagdimensionale anorganische materialen verschillende fysieke eigenschappen in tegenstelling tot bulkmaterialen, waaronder uitgesproken kwantumopsluitingseffecten en substantiële optische anisotropie.

In het bijzonder onthullen samengestelde heterostructuren afgeleid van materialen met uiteenlopende afmetingen uitzonderlijke elektrische, magnetische, katalytische en fotochemische eigenschappen, wat opmerkelijke prestaties laat zien in relevante toepassingen. Desalniettemin worden de vorderingen op het gebied van gepolariseerde lichtbronnen nog steeds belemmerd, voornamelijk toegeschreven aan uitdagingen die verband houden met de onvolwassen constructietechnologie van samengestelde heterostructuren en de afwezigheid van complementaire eigenschappen tussen materialen van verschillende afmetingen.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Light:Science &Applications , een team van wetenschappers onder leiding van Baofu Ding, Feng Wang en Hui-Ming Cheng van de Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Guangdong, China, en collega's integreerde ultrahoge stimulusgevoelige wide-bandgap 2D materialen met 0D koolstofkwantumdots (CD's), die zeer efficiënte en gepolariseerde blauwe fluorescentie laten zien.

Deze synthese resulteert in de creatie van de inaugurele volledig anorganische nano-heterostructuurluminant die wordt gekenmerkt door een 0D/2D-configuratie. Bovendien combineren multifunctionele apparaten op basis van de 0D/2D nano-heterostructuur-luminant naadloos de functionaliteiten van emissie, modulatie en lichtdetectie.

a, Schematische weergave van de geïntegreerde optische prestaties van het composietmateriaal bij modulatie-emissie-integratie; b, Vergelijkende analyse van de detectieprestaties voor het ultraviolette golflengtebereik; c, Vergelijking van de emissie-intensiteit bij verschillende polarisatiehoeken onder elektrische veldmodulatie (E =6 V/mm). Credits:Hongwei Xu, Jingwei Liu, Sheng Wei, Jie Luo, Rui Gong, Siyuan Tian, Yiqi Yang, Yukun Lei, Xinman Chen, Jiahong Wang, Gaokuo Zhong, Yongbing Tang, Feng Wang, Hui-Ming Cheng en Baofu Ding. bijschrift>
De crux bij het creëren van de 0D/2D hetero-gestructureerde lichtbron ligt niet alleen in de effectieve verankering van componenten met verschillende dimensionale materialen, maar ook in het garanderen dat hun optische kenmerken naadloos harmoniëren. Om de mogelijke absorptie-uitdoving van het excitatie- en emissielicht van 0D-luminescerende materialen door 2D-materialen te omzeilen, gebruikte het onderzoeksteam kobalt-gedoteerde titaniumdioxide (CTO)-dispersie, gekenmerkt door een grote bandafstand en hoge veldgevoeligheid, als het fundamentele element. /P>
Door de door chemisorptie geïnduceerde vorming van Ti-O-C-bindingen heeft het team met succes een colloïdale oplossing van CD's/CTO-heterojunctie gesynthetiseerd. Deze colloïdale oplossing behield treffend de optisch anisotrope eigenschappen van CTO en de efficiënte blauwe luminescerende eigenschappen van CD's, wat wijst op de succesvolle constructie van de eerste volledig anorganische CD's/CTO hetero-gestructureerde luminant.

Gebouwd op de ontwikkelde hetero-gestructureerde luminant, vergemakkelijkt het benutten van de dichroïsche absorptie-eigenschappen van het optische apparaat de detectie van ultraviolet licht binnen het bereik van 360 nm tot 385 nm. De gepolariseerde emissie van CD's wordt bereikt door de georiënteerde opstelling die wordt veroorzaakt door CTO, wat de succesvolle oprichting betekent van een multifunctioneel prototype voor optische besturing dat modulatie, emissie en detectie naadloos integreert.

Het onderzoeksresultaat introduceert een nieuw lid in de familie van gepolariseerde luminanten en presenteert een fris perspectief en innovatieve methodologieën voor de ontwikkeling van diverse heterogestructureerde luminanten. De samensmelting van deze eigenschappen levert een tastbaar prototype op voor optische modulatie en detectie, samen met gepolariseerde luminescerende manipulatie. De bevinding zal in de toekomst mogelijk toepasbaar zijn op diverse gebieden, zoals fotokatalyse, biomedische toepassingen, weergave en optische communicatie.

Meer informatie: Hongwei Xu et al, Een multifunctioneel opto-elektronisch apparaat gebaseerd op 2D-materiaal met brede bandafstand, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01327-8
Journaalinformatie: Licht:wetenschap en toepassingen

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen

a, Schematisch diagram van het syntheseproces van nanosheets; b, Schematisch diagram van het koolstofpuntsyntheseproces; c, Schematische weergave van de composietstructuur; d, colloïdale eigenschappen van het composietmateriaal (λ =635 nm laser); e, Luminescentie-eigenschappen van het composietmateriaal (λ =365 nm UV-lamp); f, fenomeen van dubbele breking waargenomen onder orthogonale polarisatoren voor het composietmateriaal. Credits:Hongwei Xu, Jingwei Liu, Sheng Wei, Jie Luo, Rui Gong, Siyuan Tian, Yiqi Yang, Yukun Lei, Xinman Chen, Jiahong Wang, Gaokuo Zhong, Yongbing Tang, Feng Wang, Hui-Ming Cheng en Baofu Ding. bijschrift>
De generatie, modulatie en detectie van gepolariseerd licht spelen een cruciale rol op diverse gebieden, waaronder optische communicatie, laserverwerking, dynamische beeldschermen en biomedische beeldvorming. De vooruitgang van multifunctionele prototypeapparaten, die naadloos een reeks optische besturingstechnologieën integreren, biedt een groot potentieel om aan de toekomstige eisen van gepolariseerde optica te voldoen, waarbij de nadruk ligt op een laag energieverbruik, functionele integratie en kosteneffectieve optische componenten.

Gepolariseerde lichtbronnen omvatten de dubbele kenmerken van lichtemissie en optische modulatie en bieden vele onderscheidende voordelen, waaronder gepolariseerde lichtemissie en adaptieve optische modulatie. Niettemin worden conventionele organisch gepolariseerde luminanties geconfronteerd met een of meer uitdagingen, zoals ongevoeligheid voor externe velden, lage lichtefficiëntie of onvoldoende optische stabiliteit bij ultraviolet licht.

De innovatie van nieuwe luminanties, gekenmerkt door een verhoogde gevoeligheid voor externe velden, stabiliteit binnen het diepe ultraviolette golflengtebereik en een verhoogd lichtrendement, wordt van het allergrootste belang geacht voor de vervaardiging van multifunctionele optische besturingsapparaten. Vanwege hun afmetingen op nanoschaal in een of meer dimensies vertonen laagdimensionale anorganische materialen verschillende fysieke eigenschappen in tegenstelling tot bulkmaterialen, waaronder uitgesproken kwantumopsluitingseffecten en substantiële optische anisotropie.

In het bijzonder onthullen samengestelde heterostructuren afgeleid van materialen met uiteenlopende afmetingen uitzonderlijke elektrische, magnetische, katalytische en fotochemische eigenschappen, wat opmerkelijke prestaties laat zien in relevante toepassingen. Desalniettemin worden de vorderingen op het gebied van gepolariseerde lichtbronnen nog steeds belemmerd, voornamelijk toegeschreven aan uitdagingen die verband houden met de onvolwassen constructietechnologie van samengestelde heterostructuren en de afwezigheid van complementaire eigenschappen tussen materialen van verschillende afmetingen.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Light:Science &Applications , een team van wetenschappers onder leiding van Baofu Ding, Feng Wang en Hui-Ming Cheng van de Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Guangdong, China, en collega's integreerde ultrahoge stimulusgevoelige wide-bandgap 2D materialen met 0D koolstofkwantumdots (CD's), die zeer efficiënte en gepolariseerde blauwe fluorescentie laten zien.

Deze synthese resulteert in de creatie van de inaugurele volledig anorganische nano-heterostructuurluminant die wordt gekenmerkt door een 0D/2D-configuratie. Bovendien combineren multifunctionele apparaten op basis van de 0D/2D nano-heterostructuur-luminant naadloos de functionaliteiten van emissie, modulatie en lichtdetectie.

a, Schematische weergave van de geïntegreerde optische prestaties van het composietmateriaal bij modulatie-emissie-integratie; b, Vergelijkende analyse van de detectieprestaties voor het ultraviolette golflengtebereik; c, Vergelijking van de emissie-intensiteit bij verschillende polarisatiehoeken onder elektrische veldmodulatie (E =6 V/mm). Credits:Hongwei Xu, Jingwei Liu, Sheng Wei, Jie Luo, Rui Gong, Siyuan Tian, Yiqi Yang, Yukun Lei, Xinman Chen, Jiahong Wang, Gaokuo Zhong, Yongbing Tang, Feng Wang, Hui-Ming Cheng en Baofu Ding. bijschrift>
De crux bij het creëren van de 0D/2D hetero-gestructureerde lichtbron ligt niet alleen in de effectieve verankering van componenten met verschillende dimensionale materialen, maar ook in het garanderen dat hun optische kenmerken naadloos harmoniëren. Om de mogelijke absorptie-uitdoving van het excitatie- en emissielicht van 0D-luminescerende materialen door 2D-materialen te omzeilen, gebruikte het onderzoeksteam kobalt-gedoteerde titaniumdioxide (CTO)-dispersie, gekenmerkt door een grote bandafstand en hoge veldgevoeligheid, als het fundamentele element. /P>
Door de door chemisorptie geïnduceerde vorming van Ti-O-C-bindingen heeft het team met succes een colloïdale oplossing van CD's/CTO-heterojunctie gesynthetiseerd. Deze colloïdale oplossing behield treffend de optisch anisotrope eigenschappen van CTO en de efficiënte blauwe luminescerende eigenschappen van CD's, wat wijst op de succesvolle constructie van de eerste volledig anorganische CD's/CTO hetero-gestructureerde luminant.

Gebouwd op de ontwikkelde hetero-gestructureerde luminant, vergemakkelijkt het benutten van de dichroïsche absorptie-eigenschappen van het optische apparaat de detectie van ultraviolet licht binnen het bereik van 360 nm tot 385 nm. De gepolariseerde emissie van CD's wordt bereikt door de georiënteerde opstelling die wordt veroorzaakt door CTO, wat de succesvolle oprichting betekent van een multifunctioneel prototype voor optische besturing dat modulatie, emissie en detectie naadloos integreert.

Het onderzoeksresultaat introduceert een nieuw lid in de familie van gepolariseerde luminanten en presenteert een fris perspectief en innovatieve methodologieën voor de ontwikkeling van diverse heterogestructureerde luminanten. De samensmelting van deze eigenschappen levert een tastbaar prototype op voor optische modulatie en detectie, samen met gepolariseerde luminescerende manipulatie. De bevinding zal in de toekomst mogelijk toepasbaar zijn op diverse gebieden, zoals fotokatalyse, biomedische toepassingen, weergave en optische communicatie.

Meer informatie: Hongwei Xu et al, Een multifunctioneel opto-elektronisch apparaat gebaseerd op 2D-materiaal met brede bandafstand, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01327-8
Journaalinformatie: Licht:wetenschap en toepassingen

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen

ALICE registreert ongeveer 12 miljard botsingen met zware ionen

Supergeleidende nanodraden detecteren afzonderlijke eiwitionen

Hoofdlijnen

Elektronica
Biologie
Zonsverduistering
Wiskunde
French | Italian | Spanish | Portuguese | Swedish | German | Dutch | Danish | Norway |

Wetenschap © https://nl.scienceaq.com