用于光子学的智能纳米材料

自2010年诺贝尔物理学奖因石墨烯的研究而获奖以来，二维材料(具有原子厚度的纳米片)一直是科学界的热门话题。这种巨大的兴趣归因于其出色的性能，这些性能对于广泛的应用具有巨大的潜力。例如，二维材料与光纤结合可以在传感器，非线性光学和量子技术领域实现新颖的应用。

但是，到目前为止，将这两个组件组合起来非常费力。通常，原子薄层必须在手动转移到光纤上之前分别生产。现在，Jena研究人员与澳大利亚同事一起首次成功地在光纤上直接生长二维材料。这种方法极大地促进了这种混合动力车的制造。这项研究的结果最近在著名的材料科学 杂志《先进材料》上发表。

通过技术相关的程序进行增长

“我们集成了过渡金属二卤化物-一种具有优异的光学和光子特性的2-D材料，例如，它与光强烈相互作用“注入到专门开发的玻璃纤维中，”耶拿大学的Falk Eilenberger博士和德国弗劳恩霍夫应用光学与精密工程学院(IOF)解释说。“与过去不同，我们没有采用半纳米厚度纳米光子学领域的专家艾伦伯格(Eilenberger)说：“手动将薄片铺在纤维上，而是直接在纤维上生长。这种改进意味着二维材料可以更轻松地大规模集成到纤维中。我们还能够证明，玻璃纤维中的光与涂层之间存在强烈的相互作用。”这样创建的智能纳米材料在实际应用中迈出的一步不再遥不可及。

耶拿大学物理化学研究所开发了一种成长过程，克服了先前的障碍，取得了成功。耶拿2D材料专家Andrey Turchanin教授在解释基于化学气相沉积(CVD)的方法时说：“通过分析和控制生长参数，我们确定了2D材料可以直接在纤维中生长的条件。” )技术。其中，对于2D材料生长而言，超过700摄氏度的温度是必需的。

混合材料平台

尽管温度很高，但光纤仍可用于直接的CVD生长：“作为衬底的纯石英玻璃可以很好地承受高温。它的耐热温度高达2,000摄氏度，” Markus教授说。莱布尼兹光子技术学院的A. Schmidt开发了光纤。施密特补充说：“它们的小直径和柔韧性可实现各种应用。”施密特还曾在耶拿大学(University of Jena)担任光纤教授。

因此，二维材料和玻璃纤维的结合创造了一个智能的材料平台，结合了两个方面的优势。“由于使用2-D材料对玻璃纤维进行了功能化，现在光与材料之间的相互作用长度已经大大增加了，”正在共同开发新型2-D材料制造方法的安东尼乔治博士说。与Turchanin。

传感器和非线性光转换器

该团队设想了新开发的材料系统在两个特定领域的潜在应用。首先，材料组合对于传感器技术非常有前途。例如，它可用于检测低浓度的气体。为此，通过光纤发出的绿光从环境中获取了使用2-D材料功能化的光纤区域中的信息。当外部影响改变二维材料的荧光特性时，光会改变颜色并以红色光的形式返回到测量设备。由于纤维非常细，因此基于该技术的传感器也可能适用于生物技术或医学中的应用。

其次，这种系统也可以用作非线性光转换器。由于其非线性特性，混合光纤可用于将单色激光转换为白光，以用于生物学和化学领域的光谱学应用。耶拿大学的研究人员还设想了在量子电子学和量子通信领域的应用。