張偉、陳波課題組最新研究成果在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表
近日，張偉、陳波課題組在有機(jī)共晶構(gòu)筑納米光子學(xué)器件方面的研究取得了新進(jìn)展，相關(guān)學(xué)術(shù)成果發(fā)表在國(guó)際頂尖期刊Angew. Chem. Int. Ed.《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上：Orientation-Controlled 2D Anisotropic and Isotropic Photon Transport in Cocrystal Polymorph Microplates.
集成芯片是現(xiàn)代和未來(lái)信息處理技術(shù)的核心部件，如何在微納米尺度上，實(shí)現(xiàn)光子/電子的二維（2D）各向異性傳輸，對(duì)于構(gòu)建超緊湊的集成芯片至關(guān)重要。迄今為止，由晶體內(nèi)部的各向異性堆積和強(qiáng)的電子-分子耦合相互作用產(chǎn)生的電子在分子晶體中的各向異性傳輸行為已經(jīng)被大量報(bào)道和證實(shí)。然而，由于光子-分子耦合相互作用相對(duì)較弱，光子在分子晶體中通常則表現(xiàn)出各向同性的傳播，其各向異性行為尚未得到充分證實(shí)。同時(shí)，近年來(lái)一些科學(xué)家關(guān)于“光在晶體一維方向上的傳輸是否具有不對(duì)稱(chēng)性”的爭(zhēng)議，也一直困擾著納米光子學(xué)研究領(lǐng)域。
張偉、陳波課題組提出了一種取向控制的光子-偶極相互作用策略，在兩種有機(jī)共晶多晶相微結(jié)構(gòu)中，分別理性地實(shí)現(xiàn)了各向異性和各向同性的二維光子傳輸。策略基于相同的給體和受體分子，利用濃度調(diào)控共結(jié)晶過(guò)程，可控制備得到了兩種組成相同但分子偶極取向不同的二維共晶微結(jié)構(gòu)。其中，三斜共晶在二維平面內(nèi)采取幾乎垂直的分子躍遷偶極矩取向，使得在各個(gè)二維方向上光子-偶極相互作用的強(qiáng)度近似相同，從而表現(xiàn)出各向同性的再吸收光傳輸損耗。相比之下，單斜共晶則采取了近似水平的分子躍遷偶極取向，展現(xiàn)出各向異性的光子-偶極作用強(qiáng)度和再吸收光傳輸損耗，其光子傳輸各向異性比例高達(dá)3.8。同時(shí)，在單斜共晶微片上，研究者也觀察到了近年來(lái)備受爭(zhēng)議的“疑似不對(duì)稱(chēng)光傳輸行為”，進(jìn)一步地研究證實(shí)，此現(xiàn)象僅僅是由于觀測(cè)角度的差異所致，并不是真實(shí)的不對(duì)稱(chēng)行為，從而初步解決了這一懸而未決的爭(zhēng)議問(wèn)題。此外，課題組基于上述各向異性的光子傳輸機(jī)制，進(jìn)一步設(shè)計(jì)得到了可用于真實(shí)信號(hào)高保真?zhèn)鬏數(shù)亩ㄏ蛐盘?hào)輸出耦合器，為二維各向異性納米光子學(xué)器件的設(shè)計(jì)和發(fā)展提供了新的思路和借鑒。
據(jù)悉，該課題由學(xué)校人才引進(jìn)啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目支持完成，第一完成單位為湖南師范大學(xué)。通訊作者是“植化單體開(kāi)發(fā)與利用”湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的張偉副教授和陳波教授，以及中科院化學(xué)所趙永生研究員，第一作者為在讀博士研究生劉永。
相關(guān)鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201913441
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