光を分割する際に最高の性能を発揮し、新しい材料はLED、太陽電池、光センサーを改善する可能性があります

Anonim

透明なミネラルアイスランドスパーの塊をイメージの上に置き、二重屈折と呼ばれる現象のおかげで、光学的異方性と呼ばれる結晶材料の質の結果、突然ダブルが見えます。 光の異方性を持つ材料は、レーザー、液晶ディスプレイ、レンズフィルター、顕微鏡などのさまざまなデバイスにとって不可欠なトリックではありません。

現在、ウィスコンシン大学 - マディソン校と南カリフォルニア大学を率いる科学者と技術者チームは、地球上の他のすべての固体物質よりも高い光学異方性、特に赤外光の結晶を作り出しています。 彼らは、 Nature Photonics 誌に発表された論文の中で、この新しい材料を説明しました。

UWマディソンの電気・コンピュータ工学の教授であり、この論文の上級執筆者の一人であるミハイル・カッツ教授は、「光学異方性が非常に大きいため、さまざまな光学アプリケーションに有望です。

新しいクリスタルの特に有望な用途の1つは、中赤外線透過窓を使用したイメージングやその他のタイプのリモートセンシングです。特に、大気の影響をほとんど受けずに地球の大気に浸透します。

「このクラスの材料とこのアプローチは多くの可能性を秘めています」と、USCの化学工学と材料科学と電気工学 - 電気物理学の教授であるJayakanth Ravichandranはこの研究の上級著者です。 「材料をデザインして製作し、大きな効果を見せた」

新しい結晶は、これまでに測定されたものよりも、中赤外光の約50〜100倍の光学的複屈折(異方性のメトリック)を有しています。 その驚異的な光分割能力は、平行な列に配列された長い原子鎖からなる独特の分子構造から来ている。

研究者は先進的な計算方法を使用して、原子の列を厳選し、研究室で正確に成長させ、細心の注意を払って研究しました。

光学異方性とは、ビームがどのように移動しているかによって、光の進行を変える傾向がある材料です。 光が異なる材料を通過するとき、光が予想通りに異なる量だけ減速します。なぜなら、空気と水やガラスのような物質との間でビームが移動するときにビームが曲がる理由です。

その軽い曲げは屈折と呼ばれ、ダイヤモンドに輝きを与えるものの一部です。

光学的異方性を有する材料を通過する同じビーム内の光波は、波が振動する方向の尺度である偏光に応じて多かれ少なかれ減速する。

人間の目は自分自身で偏光を見ることはできませんが、光の振動方向を変える機能は、LCDスクリーン、3D映画、レーザー、レンズフィルターにとって不可欠です。 光の偏光を変化させるほとんどのデバイスは、光学異方性を有する材料に依存する。

この新しい材料は、エネルギー回収型太陽電池や発光ダイオードにも役立つ可能性があります。 将来的には、新素材の大部分を合成する戦略の開発にも取り組んでいます。

このプロジェクトは、多様な専門知識を持つ複数の機関の研究者を巻き込んだチームの取り組みでした。

「これは共同研究の大成功です」と光学測定を担当していたKatsは言う。RavichandranとUSCの電気工学科のHan Wang教授は材料を合成した。 「私たちのチームの幅広い知識と能力により、この画期的な進歩が実現しました。

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