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利用自然产生革命性的光学材料

一个国际研究团队报告了一种新的方法来保护无人机,监控摄像机和其他设备免受激光攻击,这可能会导致设备失效或毁坏。这种能力被称为光学限制。

这项工作发表在Nature Communications杂志上,也描述了一种不使用电子设备的优越电信交换方式; 相反,他们使用全光学方法,可以提高互联网通信的速度和容量。这可以消除从4GLTE到5G网络的障碍。

该团队报告说,使用由天然细菌产生的碲纳米棒制成的材料是一种有效的非线性光学材料,能够保护电子设备免受高强度光线的爆发,包括那些针对飞机,无人机或者廉价家用激光器发出的光线。其他关键系统。研究人员将材料及其性能描述为下一代光电子和光子器件的首选材料。

休斯顿大学的物理学教授,该论文的作者之一Seamus Curran表示,虽然大多数光学材料都是化学合成的,但使用生物基纳米材料证明它更便宜,毒性更低。“我们发现了一种更便宜,更简单,更简单的材料制造方法,”他说。“我们让大自然母亲去做。”

新发现源于Curran及其团队早期的工作,与都柏林三一学院的Werner J. Blau和Ron Oremland合作完成了美国地质调查局。Curran最初合成了纳米复合材料,以检验它们在光子学领域的潜力。他拥有该项工作的美国和国际系列专利。

研究人员指出,使用细菌来制造纳米晶体表明了一种环境友好的合成途径,同时产生了令人印象深刻的结果。他们写道:“这种材料的非线性光学测量揭示了Mie散射超时间和波长范围引起的强饱和吸收和非线性光学消光。” “在这两种情况下,与石墨烯相比,Te [碲]颗粒表现出优异的光学非线性。”

Curran说,非常高强度的光,例如激光发出的光,会对某些材料产生不可预测的偏振效应,物理学家一直在寻找能够承受这种效应的合适的非线性材料。他说,其中一个目标是能够有效降低光照强度的材料,从而可以开发出可以防止光线损坏的设备。

研究人员使用纳米复合材料,由生物生成的元素碲纳米晶体和聚合物组成,构建一个电光开关 - 一种用于调制光束的电子设备 - 不受激光损伤,他说。

Oremland指出,目前的工作源于30年的基础研究,源于他们最初发现的亚硒酸盐呼吸细菌以及细菌形成离散的元素硒包的事实。他说:“从那里开始,它就是了解周期表的一步,了解碲氧阴离子可以做到这一点。” “碲在纳米光子学领域具有潜在应用的事实是一个偶然的意外。”

Blau表示,生物生成的碲纳米棒特别适用于中红外范围的光子器件应用。“这个波长区域正在成为一个热门的技术主题,因为它对生物医学,环境和安全相关的传感,以及激光加工以及为光纤和自由空间通信开辟新窗口非常有用。”

工作将继续扩大材料在全光电信交换机中的使用潜力,Curran表示这对扩展宽带容量至关重要。“我们需要大量投资光纤,”他说。“我们需要更高的带宽和切换速度。我们需要全光交换机才能做到这一点。”

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