一种新型超光速脉冲技术

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称为分子聚集体的二维材料是一种非常有效的光发射器，其工作原理不同于典型的有机发光二极管（OLED）或量子点。但是，它们作为新型光电子器件的组件的潜力受到了相对较慢的响应时间的限制。现在，麻省理工学院、加州大学伯克利分校和美国东北大学的研究人员找到了一种克服这种局限性的方法，将为这种材料开辟了多种应用领域。 gA]3h8%w  
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研究结果发表在《美国国家科学院的学报》上，其作者有麻省理工学院机械工程副教授Nicholas X. Fang、postdocs Qing Hu和Dafei Jin等五人。 B@8lD\  
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为了提高这些二维分子聚集体(2DMA)的响应时间的关键技术，Fang和他的团队发现，对材料涂覆一层薄薄的金属如银材料。二维分子聚集体和金属之间会发生一些相互作用，只有几纳米厚度的增强材料可以让光脉冲的速度加快超过十倍。 q0nIJ(  
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这些二维分子聚集体材料具有一些不寻常的特性，已被用来创建奇特的物质形态，在室温下形成一种被称为玻色-爱因斯坦凝聚体的物质，而通常来说形成这种物质都需要极端的冷却方法。它们也被应用于太阳能电池和光收集等有机天线等技术中。但这项新的研究首次证实了当设置一块非常金属在这些材料附近会对材料发光特性产生强烈的影响。 Fj`K$K?  
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Fang说，为了使这些材料在像半导体芯片这样的光子芯片中有用，使用光而不是电子来进行操作，其中的技术挑战是能够快速地实现开关功能，而这在我们的这项技术之前是不可能的。 ZdT-  
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与临近的金属基板相互作用，使得材料的发光响应时间从60皮秒下降至2皮秒，Fang说：这是非常令人兴奋的，因为我们观察到这种效果，即使材料只有5到10纳米，从表面上看，有间隔层聚合物在材料之间。这就足够了，因为制造这样的配对材料不应该是一个过于苛刻的过程。这是我们认为可以的，可适用于类似印刷材料的技术，他说。
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如果用于信号处理，利用光发送数据而不是无线电波，这一进展可能导致约40兆赫的数据传输速率，这是比目前类似设备可以提供的速度更快八倍。这是一个非常有前途的一步，但目前对于把这种技术应用于现实制造出相应的设备中仍然是太早，他表示。 IJ7wUZp"  
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研究小组只研究了已开发的多种分子聚集体中的一种，因此仍有机会找到更好的变体。这实际上是一个非常富有的家族类的发光材料，Fang说。 1%";|  
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由于材料的响应性受到附近金属基板精确接近的强烈影响，这种系统也可用于非常精确的测量工具。Fang说：“这种相互作用是作为间隙大小的函数而减小的，因此，如果我们想测量表面的接近程度，就可以利用这项技术。”。 G4\|bwh  
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当研究小组继续对这些材料进行研究时，下一步是研究金属表面的图案化可能产生的影响，因为目前的试验只使用平面。要解决的其他问题包括确定这些材料的有用寿命以及它们如何可能被扩展。 E<@N4%K_Q  
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Fang说，使用这种系统的第一个原型设备可能会在未来一年左右的时间内产生。 ]\/"-Y#4Q  
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原文链接：https://phys.org/news/2017-09-approach-ultrafast-pulses.html