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科学家研究出用激光改造材料的新工艺
2022-01-27 15:51
来源：
科技部合作司
加州理工学院物理学教授谢汉强（David Hsieh）团队在《自然》杂志发表了一项新研究，介绍如何在不产生多余的破坏性热量的前提下，使用激光快速改变材料特性。
光学工程指利用激光快速和暂时地改变材料特性，例如将窗玻璃变成镜子，或靠光而非电子运行的超高速计算机。光学工程要克服的难题是激光会在材料中产生过多热量。改变材料特性所需的激光是非常强大的，很难不加热和损坏材料。研究团队的目标是让材料受到非常强烈的激光照射，且尽量不吸收光。研究团队精确调整激光的频率，使其明显改变材料的特性，却不会带来不必要的热量。他们找到一种理想的半导体材料：锰磷三硫化物，在大量红外频率内只吸收少量光。使用强烈的红外激光脉冲，每个脉冲持续约10－13秒，以迅速改变材料内部电子的能量。在某些颜色的光照射下，锰磷三硫化物从不透明的状态转变为高度透明的状态，且材料性质改变的过程是可逆的，当激光关闭时，该材料立即回到其初始状态。新工艺中使用的无热操作被称为“相干光学工程”。该方法之所以有效，是因为光改变了半导体中电子的能级差异（称为带隙band gap）。
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