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我校張偉、陳波課題組最新研究成果在《德國應用化學》發表

2020-01-20 22:22   來源:湖南師范大學新聞網   作者:化工院   點擊:

(供稿 化工院)近日,我校張偉副教授、陳波教授課題組在有機共晶構筑納米光子學器件方面的研究取得了新進展,相關學術成果《Orientation-Controlled 2D Anisotropic and Isotropic Photon Transport in Cocrystal Polymorph Microplates》發表在國際頂尖期刊Angew. Chem. Int. Ed.《德國應用化學》上。

集成芯片是現代和未來信息處理技術的核心部件,如何在微納米尺度上,實現光子/電子的二維(2D)各向異性傳輸,對于構建超緊湊的集成芯片至關重要。迄今為止,由晶體內部的各向異性堆積和強的電子-分子耦合相互作用產生的電子在分子晶體中的各向異性傳輸行為已經被大量報道和證實。然而,由于光子-分子耦合相互作用相對較弱,光子在分子晶體中通常則表現出各向同性的傳播,其各向異性行為尚未得到充分證實。同時,近年來一些科學家關于“光在晶體一維方向上的傳輸是否具有不對稱性”的爭議,也一直困擾著納米光子學研究領域。

課題組提出了一種取向控制的光子-偶極相互作用策略,在兩種有機共晶多晶相微結構中,分別理性地實現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,利用濃度調控共結晶過程,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構。其中,三斜共晶在二維平面內采取幾乎垂直的分子躍遷偶極矩取向,使得在各個二維方向上光子-偶極相互作用的強度近似相同,從而表現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,展現出各向異性的光子-偶極作用強度和再吸收光傳輸損耗,其光子傳輸各向異性比例高達3.8。同時,在單斜共晶微片上,研究者也觀察到了近年來備受爭議的“疑似不對稱光傳輸行為”,進一步地研究證實,此現象僅僅是由于觀測角度的差異所致,并不是真實的不對稱行為,從而初步解決了這一懸而未決的爭議問題。此外,課題組基于上述各向異性的光子傳輸機制,進一步設計得到了可用于真實信號高保真傳輸的定向信號輸出耦合器,為二維各向異性納米光子學器件的設計和發展提供了新的思路和借鑒。

據悉,此課題由學校人才引進啟動經費和國家自然科學基金項目支持完成,第一完成單位為湖南師范大學。通訊作者是“植化單體開發與利用”湖南省重點實驗室的張偉副教授和陳波教授,以及中科院化學所趙永生研究員,第一作者為我校在讀博士研究生劉永。

相關鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201913441

編輯:吳樂

審核:蔡頌

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