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上海光機所在寬帶可調諧電磁吸波器方面取得重要進展

來源: 發布時間:2020-03-09【字體:

  近期,中國科學院上海光學精密機械研究所激光與紅外材料實驗室研究員張龍、研究員董紅星領銜的微結構光物理研究團隊與復旦大學研究人員合作,在大規模寬帶可調諧電磁吸波器方面取得重要進展,相關成果作為前封面文章發表于[Nanoscale, 12, 5374 (2020)]。

  超材料電磁吸波器因其超薄尺寸、高吸收效率以及工作范圍高度可控等優點在成像、太陽能電池、傳感等領域具有非常重要的應用前景。相比于傳統吸波材料,超材料吸波器厚度可以達十分之一波長甚至更小,非常適用于微型集成光電系統。而其強烈的頻率選擇特性,使其在傳統吸波材料無法實現的領域發揮重要作用。然而,現有大部分超材料設計伴隨著窄帶寬、工作頻率固定、加工工藝昂貴等缺陷,極大地制約了其工業化應用進程。

  該項研究中,研究人員利用自組裝方式制備的厘米尺寸氧化鋁周期納米孔結構作為掩膜,實現了尺寸為1.5×1.5cm2的Al納米顆粒陣列。通過設計利用單結構金屬納米顆粒局域等離子體共振與腔法布里-珀羅干涉(FP) 共振吸收峰疊加的方式,成功實現了可見到近紅外波段>80%寬帶高效吸收。相變材料鍺銻碲(GST)被設計作為可調媒質材料,通過溫度控制GST折射率變化,實現了多梯度溫度可控的光功能結構。此外,研究團隊還通過有限元仿真對實驗進行模擬,仿真結果與實驗結果很好地吻合,這對相關物理機制的分析驗證以及進一步的實驗探索提供了很好的指導。相較于以往超材料吸波結構的工作,該研究首次同時解決了帶寬、可調性及大規模制備方案等阻礙超材料發展的難題,未來有望在太陽能電池、智能傳感、成像、彩色打印等領域具有廣泛應用。

  相關工作得到了國家自然科學基金委、上海市青年拔尖人等項目的支持。(激光與紅外材料實驗室供稿) 

  原文鏈接

圖1 該工作作為Nanoscale 2020 第12卷第9期前封面文章發表

圖2 大規模寬帶吸波結構示意圖及形貌、光譜表征

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