最近德國馬爾堡菲利普大學(xué)的Stefanie Dehnen和Sangam Chatterjee等人發(fā)明了一種新材料，可以將紅外線激光轉(zhuǎn)換為可見光。這種轉(zhuǎn)換可能聽起來并不新鮮，不少科學(xué)家都曾做過類似的工作，不過Dehnen和Chatterjee團(tuán)隊(duì)的工作既然能夠發(fā)表在《Science》上，就一定有其獨(dú)特之處——他們的材料所發(fā)出的可見光是直線光束，方向與入射激光保持一致。而之前報(bào)道的材料，基本都是向隨機(jī)方向散射光線。甚至可以這樣說，這種材料只是改變了紅外激光的波長但沒有改變其方向，射出的是“類似激光”的可見光（A highly efficient directional molecular white-light emitter driven by a continuous-wave laser diode. Science, 2016, 352, 1301-1304, DOI: 10.1126/science.aaf6138）。
圖源：Nils W. Rosemann/Science
研究人員精心設(shè)計(jì)的這種無定形材料外觀看起來并不起眼，是一堆白色的粉末（下圖B），結(jié)構(gòu)的核心是錫原子和硫原子的類金剛石結(jié)構(gòu)，并連接著有機(jī)配體（下圖A）。這種材料與高分子混合后可以在例如玻璃的載體上形成透明的膜。用廉價(jià)、低功率的連續(xù)波紅外激光二極管產(chǎn)生的紅外激光（波長800 nm）照射這種材料時(shí)，其獨(dú)特結(jié)構(gòu)將通過非線性相互作用使光束波長發(fā)生改變，出射光束變?yōu)榭梢姽?，可以高效率地得到高度定向的暖白色可見光束，看上去很類似鹵鎢燈（色溫2900 Kelvin）（下圖C）。而且，所得到的可見光可以通過微調(diào)入射的紅外激光進(jìn)行調(diào)整。
除了獨(dú)特的可見光轉(zhuǎn)換性能，這種材料具有非揮發(fā)性、空氣穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性（在300 ℃的高溫下也能保持穩(wěn)定）。另外，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這種材料成本低廉、容易制備、易于大規(guī)模生產(chǎn)。
由于紅外激光二極管的生產(chǎn)工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，成本也很低廉，這種材料容易催生出新型的特殊光源，運(yùn)用于需要高度控制光線方向的設(shè)備中，例如顯微鏡和投影設(shè)備中。
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