研究新突破！科學家用三個原子厚的特殊材料控制光

在日常生活中，我們有多種控制光線的方式—關上窗戶、戴上太陽鏡、涂抹防曬霜等。但是，對光的控制也可采用高科技的方法，各種電子產品的屏幕就涉及到對光的處理。

近日，工程與應用科學部的科學家使用只有三個原子厚的特殊材料來控制光，其精度超過了以往使用的任何方法。

這種特殊的材料由所謂的黑磷構成，它在許多方面類似于石墨或石墨烯，即由單原子厚層組成的碳形式。但是，盡管石墨烯層是完全平坦的，但黑磷的層是有棱紋的，就像一條燈芯絨褲子或瓦楞紙板的質地。

研究的主要作者Harry Atwater說：“這種晶體結構使黑磷具有顯著的各向異性光學特性，各向異性意味著它與角度有關。像石墨烯這樣的材料中，無論偏振角度如何，光都會被同等地吸收和反射。從某種意義上說，黑磷非常不同，如果光的偏振沿著波紋排列，它的響應與如果它垂直于波紋對齊。”

他繼續解釋說道：“黑磷的特殊之處在于它也是一種半導體，這種材料的導電性比絕緣體（如玻璃）好，但不如金屬（如銅）好。微芯片中的硅是半導體的一個例子，就像用硅構建的微小結構如何控制微芯片中的電流一樣，由黑磷構建的結構可以在向它們施加電信號時控制光的偏振。”

液晶顯示(LCD)技術已經廣泛運用于手機屏幕和電視中，但是黑磷技術有可能遠遠領先于它。黑磷陣列的“像素”可能比LCD中的“像素”小20倍，但對輸入的響應速度卻快了一百萬倍。

研究人員表明，這樣的速度對于在線觀看電影或閱讀文章來說不是必需的，但它們可以徹底改變電信。基于黑磷薄層的電信設備可以調整每個信號的極化，從而不會相互干擾，這將使光纖電纜能夠承載比現在更多的數據。

該研究論文題為“Broadband electro-optic polarization conversion with atomically thin black phosphorus”，已發表在Science上。

前瞻經濟學人APP資訊組

論文原文：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj7053

標簽： 研究 家用 控制 材料