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介觀光學研究是近年來國際上的研究前沿和熱點之一。北京大學在光子晶體全光開關和飛秒激光雙光子聚合制備懸空納米線方面取得了重要進展。北京大學龔旗煌教授等在《2009科學發展報告》上以“介觀光學研究取得的重要進展”為題,對上述成果作了簡要介紹。
文章首先介紹了在光子晶體全光開關方面取得的成果。光子晶體全光開關能夠以一束光來控制另一束光傳輸過程的“導通”和“關閉”狀態,在光計算、光互聯和超快速信息處理等領域具有非常重要的應用。但通常的非線性光學材料的三階非線性光學系數較小,使得光子晶體全光開關的泵浦功率很高,這極大限制了光子晶體全光開關的實際應用。通過共振泵浦來增強材料的非線性光學效應又會使材料的非線性時間響應變慢。龔旗煌等研究人員以有機非線性共軛聚合物材料為基礎,發展了一種通過激發態電荷轉移同時實現材料的超快速時間響應和近共振增強非線性光學效應的新方法,獲得了具有較大三階非線性光學系數和超快時間響應的聚苯乙烯/香豆素染料復合材料。該成果發表在2008年3月的《自然?光子學》雜志上,它對于實現晶體全光開關等介觀光子學器件的實用化具有重要推動作用,還為非線性光學新材料研究提供了一條新途徑,對于非線性光學領域的研究也有重要參考價值。
文章接著介紹了在飛秒激光雙光子聚合制備懸空納米線方面取得的進展。龔旗煌等研究人員提出了在聚合結構上添加周期性分布的點或直接用周期性結構的變化測量納米聚合線條收縮的方法,不僅得到了聚合結構的收縮率,而且發現懸空線條會被拉伸,并測量了拉伸率。實驗中,研究人員還發現橫向寬度為100納米左右的懸空線在掃描方向上會出現兩端粗細不均勻的現象。經過深入研究,研究人員提出了雙向掃描的方法,得到了尺度均勻的高精度懸空納米線。上述懸空線條的收縮、拉伸和沿掃描方向變粗等現象在小尺度下更為突出,對其深入研究可以為高精度納米聚合提供重要依據,從而改善納米元器件性能。(摘自中國科學院“科學發展報告”課題組撰寫的《2009科學發展報告》)
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