《螺旋激光脉冲可以改变石墨烯性质》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: chenfang
  • 发布时间:2015-06-16
  • 能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学材料与能源科学研究所的科学家研究了螺旋脉冲激光对石墨烯的影响。研究表明,螺旋脉冲激光可以从理论上改变石墨烯的电子性质,使其从绝缘状态到金属状态来回转换,类似于计算机中的二进制,可用于信息编码。

相关报告
  • 《超强激光照射石墨烯实现高能离子加速》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2022-02-22
    • 激光驱动离子加速已经被用于开发一种紧凑而高效的等离子体加速器,该加速器可应用于癌症治疗、核聚变和高能物理。近日,日本大阪大学领导的研究团队在日本量子科学技术研究开发机构用超强J-KAREN激光照射世界上最薄、最强的石墨烯靶材,从而实现了直接高能离子加速,开启了激光驱动离子加速的新机制。研究结果发表在自然科研旗下《科学报告》杂志上。   在激光离子加速理论中,更高的离子能量需要更薄的靶材。然而,由于强激光的噪声分量在激光脉冲主峰之前破坏了目标,因此很难直接加速极薄靶区的离子。为了实现强激光对离子的高效加速,必须使用等离子反射镜来去除噪声成分。   因此,研究人员开发了大面积悬浮石墨烯(LSG)作为激光离子加速的目标。石墨烯被称为世界上最薄、最坚固的2D材料,适用于激光驱动的离子源。   “原子薄的石墨烯是透明的,具有高导电性和导热性,重量轻,同时也是最坚固的材料。”该研究的作者翁伟彦(音译)解释说,“迄今为止,石墨烯已经得到了广泛的应用,包括在交通、医药、电子和能源等领域。我们展示了石墨烯在激光离子加速领域的另一个颠覆性应用,其中石墨烯的独特性发挥着不可或缺的作用。   LSG靶的直接照射产生MeV质子和碳,从亚相对论到相对论激光强度,从低对比度到高对比度,不需要等离子反射镜,这表明了石墨烯的耐久性。   研究人员表示,这项研究的结果适用于开发紧凑高效的激光驱动离子加速器,用于癌症治疗、激光核聚变、高能物理和实验室天体物理。高能离子在没有等离子反射镜的情况下直接加速,显示了LSG的稳健性。研究人员将使用原子薄的LSG作为目标支架来加速其他无法自行承受的材料,他们还展示了非相对论强度下的高能离子加速。此外,即使在极薄的靶区没有等离子反射镜,也可以实现高能离子加速,这开启了激光驱动离子加速的新机制。
  • 《红外激光脉冲新技术》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2020-11-26
    • 固态激光器产生的激光多在可见光的范围,比如激光笔。许多应用需要中红外激光,如分子探测等。而生成红外激光较为困难,尤其是超短、高强脉冲的红外激光。 很长一段时间以来,科学家们都在寻找一种制造红外激光脉冲的简单办法。如今,维也纳技术大学与哈佛大学合作,成功输出了超短红外激光脉冲。这种新技术无需任何大型实验设备,体积可缩小,对于某些应用来说十分重要。此项研究结果发表于Nature Communications。 频率梳 “在维也纳技术大学的纳米中心,我们使用经过设计的量子级联激光器生成了红外激光。” 维也纳技术大学固态电子研究所的Johannes Hillbrand说,他是本文的第一作者。寻常的固态激光器中,所发出的光的种类取决于材料中的原子种类,而在量子级联激光器中,纳米尺度的微结构起决定性作用。通过精心设计这些微结构,可以精确调整激光波长。 “我们的量子级联激光器不是只发出单一颜色的光,而是发出一系列不同频率的光。” Benedikt Schwarz副教授说,他领导了此项由欧洲研究委员会资助的研究项目。“这些频率排列得很有规律,其间距如同梳子的齿一般,是固定的。因此这种频谱被称为频率梳。” “钟摆”光 不仅是量子级联激光器发出的频率起到决定性作用,每个频率光波的相位也起决定作用。“就像两个由橡皮筋连接的钟摆,” Johannes Hillbrand解释道。“两个钟摆可以以完全相同、或者相反的方向前后摆动,所以它们要么向对方摆动,要么向远离对方的方向摆动。这两种振动模式的频率略有不同。” 这与由不同波长组成的激光非常相似:频率梳的单个光波可以完全同步振荡、以最佳相位叠加,产生短而强的激光脉冲;或者其振荡之间存在相位差,此时不会产生脉冲,而是产生强度基本均匀的激光。 光学调制器 Johannes Hillbrand说:“以往的量子级联激光器很难在这两种模式之间切换。然而,我们在量子级联激光器中嵌入了一个小型调制器,光波反复穿过这个调制器;同时在调制器上施加一个交流电压,根据电压的频率和强度不同,可以在激光中激发不同的光振荡。 Benedikt Schwarz说:“使用合适的频率驱动调制器,可使频率梳的不同频率完全同步振荡。而这使这些频率有可能组合成短而强的激光脉冲,可达超过每秒120亿次。” 在此之前,半导体激光器基本不可能实现如此短的短红外激光脉冲。如此短的光最多只能通过成本高昂、高损耗的方法产生。“我们的技术还有一个关键优势,即可以小型化。”Benedikt Schwarz强调。“比如,这项技术可以用于小型测量仪器中,使用特殊的激光束来检测气体样本中的特定分子。激光脉冲的高光强,使得同时需要两个光子的测量也成为可能。”