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重磅!北京大学鸿浩与刘开辉等学者在Nature Nanotechnology上发表高水平研究成果

论论资讯 | 2024-06-07 3492热度

Nature Nanotechnology

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Strong chiroptical nonlinearity in coherently stacked boron nitride nanotubes

Ma Chaojie; Ma Chenjun; Liu Chang; Guo Quanlin; Huang Chen; Yao Guangjie; Li Meiyun; Qi Jiajie; Qin Biao; Sui Xin; Li Jiacheng; Wu Muhong; Gao Peng; Wang Wenlong; Bai Xuedong; Sun Zhipei; Wang Enge; Hong Hao; Liu Kaihui

Published:2024-06-06
DOI:10.1038/s41565-024-01685-3

研究背景

在现代光学和光电子学领域,对具有高结构稳定性和强烈手性光学响应的纳米材料的需求日益增长,这些材料在微型化光学设备中扮演着关键角色。一维纳米管因其固有的可调手性几何结构而备受关注,然而,由于其结构多样性,这些纳米管的手性光学响应通常较弱且难以控制。这一问题限制了它们在高级光学应用中的潜力。

研究内容

本研究在《自然纳米技术》期刊上发表,题为“Strong chiroptical nonlinearity in coherently stacked boron nitride nanotubes”。研究团队发现,通过生长多壁硼氮纳米管(BNNTs),其特征在于包括近单手性、同手性和单极性在内的连贯堆叠结构,可以实现可扩展的非线性手性光学响应。这种固有的结构设计使得单个多壁BNNTs展现出强烈的非线性光学响应,实现了高达0.01%的二次谐波生成(SHG)转换效率和微瓦级的输出功率,这在1D纳米材料中是非常优秀的性能指标。此外,纳米管丰富的手性引入了可控的非线性几何相位,产生了手性依赖的SHG圆二色性,其值范围从-0.7到+0.7。

研究意义

本研究的创新点在于开发了一种新型的一维手性平台,该平台能够实现强烈且可控的非线性光学效应。这一发现不仅解决了现有纳米管手性光学响应弱的问题,而且为开发新型紧凑型非线性光源和调制器提供了可能。这种材料的应用潜力巨大,有望推动光学和光电子学领域的技术进步。 通过这项研究,我们看到了纳米技术在光学领域的巨大潜力,硼氮纳米管的这一突破性进展将为未来的光学设备带来革命性的变化。

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