研究概述了一种利用黑磷控制光线的新方法

加州理工学院教授Harry Atwater和一个合著者团队发表了一篇新论文,描述了一种使用极薄材料控制光线的新方法。在研究中,科学家们使用三层磷原子创造了能够使光偏振的材料,这种材料是可调整的,精确的,而且很薄。我们都很熟悉的普通物品中,依靠偏振光来创造可读字符的最好例子之一是计算器的屏幕。

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研究人员指出,黑磷在某些方面与石墨或石墨烯相似。石墨和石墨烯都是碳的形式,它们形成的层只有一个原子厚,是完全平整的。黑磷则不同,它形成的是带肋的层(在上面的图片中可以看到),并具有与灯芯绒非常相似的外观。空白磷的一个关键方面是,该材料具有明显的各向异性的光学特性,各向异性的意思是材料的角度依赖性,是该材料的一个关键特征,因为与石墨烯不同的是,石墨烯无论在哪个角度被偏振,光的吸收和反射都是一样的,而黑磷则沿其波纹排列光的偏振,这一特性使黑磷在垂直于材料的波纹排列时对光的反应不同。

当偏振光穿过黑磷的波纹时,它与材料的相互作用完全不同于光沿波纹方向的情况。任何曾经用手在灯芯绒材料上摩擦过的人都熟悉,当用手指穿过材料的肋骨或用肋骨摩擦时,感觉是不同的。

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黑磷的特别之处在于,它也是一种半导体。半导体的能力允许使用黑磷构建结构,在施加电信号时控制光的偏振。结合材料的偏振光反射和半导体能力的特性,研究人员能够创造出小型元件,当半导体开启或关闭时,能够将光的偏振转换成不同的反射偏振状态。

Atwater说,这一发现有可能彻底改变电信业。它也可能衍生出新技术取代基于光的Wi-Fi,即Li-Fi。

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