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    利用自然產生革命性的光學材料

    一個國際研究團隊報告了一種新的方法來保護無人機,監控攝像機和其他設備免受激光攻擊,這可能會導致設備失效或毀壞。這種能力被稱為光學限制。

    這項工作發表在Nature Communications雜志上,也描述了一種不使用電子設備的優越電信交換方式; 相反,他們使用全光學方法,可以提高互聯網通信的速度和容量。這可以消除從4GLTE到5G網絡的障礙。

    該團隊報告說,使用由天然細菌產生的碲納米棒制成的材料是一種有效的非線性光學材料,能夠保護電子設備免受高強度光線的爆發,包括那些針對飛機,無人機或者廉價家用激光器發出的光線。其他關鍵系統。研究人員將材料及其性能描述為下一代光電子和光子器件的首選材料。

    休斯頓大學的物理學教授,該論文的作者之一Seamus Curran表示,雖然大多數光學材料都是化學合成的,但使用生物基納米材料證明它更便宜,毒性更低。“我們發現了一種更便宜,更簡單,更簡單的材料制造方法,”他說。“我們讓大自然母親去做。”

    新發現源于Curran及其團隊早期的工作,與都柏林三一學院的Werner J. Blau和Ron Oremland合作完成了美國地質調查局。Curran最初合成了納米復合材料,以檢驗它們在光子學領域的潛力。他擁有該項工作的美國和國際系列專利。

    研究人員指出,使用細菌來制造納米晶體表明了一種環境友好的合成途徑,同時產生了令人印象深刻的結果。他們寫道:“這種材料的非線性光學測量揭示了Mie散射超時間和波長范圍引起的強飽和吸收和非線性光學消光。” “在這兩種情況下,與石墨烯相比,Te [碲]顆粒表現出優異的光學非線性。”

    Curran說,非常高強度的光,例如激光發出的光,會對某些材料產生不可預測的偏振效應,物理學家一直在尋找能夠承受這種效應的合適的非線性材料。他說,其中一個目標是能夠有效降低光照強度的材料,從而可以開發出可以防止光線損壞的設備。

    研究人員使用納米復合材料,由生物生成的元素碲納米晶體和聚合物組成,構建一個電光開關 - 一種用于調制光束的電子設備 - 不受激光損傷,他說。

    Oremland指出,目前的工作源于30年的基礎研究,源于他們最初發現的亞硒酸鹽呼吸細菌以及細菌形成離散的元素硒包的事實。他說:“從那里開始,它就是了解周期表的一步,了解碲氧陰離子可以做到這一點。” “碲在納米光子學領域具有潛在應用的事實是一個偶然的意外。”

    Blau表示,生物生成的碲納米棒特別適用于中紅外范圍的光子器件應用。“這個波長區域正在成為一個熱門的技術主題,因為它對生物醫學,環境和安全相關的傳感,以及激光加工以及為光纖和自由空間通信開辟新窗口非常有用。”

    工作將繼續擴大材料在全光電信交換機中的使用潛力,Curran表示這對擴展寬帶容量至關重要。“我們需要大量投資光纖,”他說。“我們需要更高的帶寬和切換速度。我們需要全光交換機才能做到這一點。”

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