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《自然―材料学》:“隐蔽”磁场

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-07-23  浏览次数:298
核心提示:研究人员在近期在线出版的《自然―光子学》期刊上报道,将硅激光的运行波长从近红外扩展到中红外光的可能性得到了极大提升。在医
 

研究人员在近期在线出版的《自然―光子学》期刊上报道,将硅激光的运行波长从近红外扩展到中红外光的可能性得到了极大提升。

 

在医学诊断和环境监测等领域,非常需要一种便宜、高能量、运行波段在中红外光范围(2微米~5微米)的硅半导体激光,但目前还没有这种激光。

 

Haisheng Rong和同事的研究显示,利用“级联拉曼激光”的硅芯片激光也许能满足这样的需求。尽管硅拉曼激光早已存在,但其运行波长一直局限在1.6微米之间。

 

Rong的研究小组成功显示,在一个硅波导中利用两次而不是一次拉曼效应,就可能创造出一种硅芯片激光,它能在1.848微米的波长范围内释放出毫瓦级能量。这是迄今为止所报道的波长最长的硅激光,激光的波长令人满意地接近红外光窗口。人们乐观地期望,通过设计,有可能制造出运行波长更长的激光。

 

研究人员发明了一种新方法,可以在纳米尺度的材料上创建导电电路。他们在3月在线出版的《自然―材料学》期刊上说,考虑到这些电路的尺寸,新发现将导致超密集信息储存和处理器件的研制。

 

在实验中,Jeremy Levy和同事充分利用两块钙钛矿晶体绝缘薄膜的介面在适当环境下具有高导电性的特性,在原子力显微镜的针尖上施加高压,然后再用这一针尖在几个纳米的尺度范围内绘制能携带电子信息的电路。因此,这个针尖可看做一只原子力铅笔,能在介面所代表的写字板上绘制纳米电路。

 

硅是电子工业的主宰,到目前为止,硅的发光原理依然笼罩在神秘的面纱下,阻止了这种材料在光学领域的应用,而其他具有更好光学性能的半导体材料成为光学界的首选。如今,研究人员在3月在线出版的《自然―纳米技术》期刊上报告说,绝大部分硅纳米晶体所释放的光来自纳米晶体内部的缺陷。

 

Manus Hayne和合作者想知道,硅纳米晶体所释放的光究竟源于晶体中的缺陷,还是源于纳米晶体中的粒子所产生的量子局限效应。他们将硅纳米晶体置于强磁场中,然后测量晶体所释放的光,结果表明所释放的光主要由缺陷控制。

 

他们又将硅纳米晶体置于氢气中,用氢来阻止缺陷的活动,光线性质的变化表明,光的释放源于量子局限效应。之后,他们又将硅纳米晶体置于紫外线中,将氢除去,这时,缺陷再次出现并控制了光的释放。如果能在多种设备中用光子来替代电子,那么就能够更好地认识硅的光学性质,从而让硅能够与其他材料竞争。

 

线粒体是细胞中将食物转化为能量的一种微型结构,它存在于每一个细胞。据最新的《自然―生物技术》在线新闻报道,一项针对2500多种药物和自然物品对线粒体影响的分析项目已经启动,有望给从事糖尿病、神经退化性疾病甚至老年症研究的科学家提供无价之宝,也有助于阐明线粒体在健康和疾病中的作用。

 

在小鼠肌肉中的线粒体中,Vamsi Mootha和同事监测了线粒体对各种药物的生理学反应和基因表达。这些数据将用于寻找新线索,预示已批准药物的新作用和副作用。比如,现有的分析支持这样的观点,即有缺陷的线粒体可能与服用“他汀”所导致的肌肉痉挛有关,“他汀”是一种降血脂药物,世界有1亿人在服用这种药物。

 

另外一个意外收获是,他们发现了线粒体的基因表达与微管阵列之间的一种联系。微管阵列是一种“脚手架”,它像高速公路一样在细胞间运送关键分子。在治疗糖尿病的某种传统中药中,其治疗作用可能源于某种成分拥有打破微管阵列的能力。

 

研究人员在近期在线出版的《自然―光子学》期刊上报道,将硅激光的运行波长从近红外扩展到中红外光的可能性得到了极大提升。

 

在医学诊断和环境监测等领域,非常需要一种便宜、高能量、运行波段在中红外光范围(2微米~5微米)的硅半导体激光,但目前还没有这种激光。

 

Haisheng Rong和同事的研究显示,利用“级联拉曼激光”的硅芯片激光也许能满足这样的需求。尽管硅拉曼激光早已存在,但其运行波长一直局限在1.6微米之间。

 

Rong的研究小组成功显示,在一个硅波导中利用两次而不是一次拉曼效应,就可能创造出一种硅芯片激光,它能在1.848微米的波长范围内释放出毫瓦级能量。这是迄今为止所报道的波长最长的硅激光,激光的波长令人满意地接近红外光窗口。人们乐观地期望,通过设计,有可能制造出运行波长更长的激光。

 

“超材料”是物理学领域中出现的一个新名词,它是指具有天然材料不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。如今,研究人员在近期在线出版的《自然―材料学》期刊上报告说,他们研制出一种可掩蔽磁场的超结构――人工超导结构,新结构可应用于电路保护或敏感诊断。

 

“超材料”能够以特殊方式引导光的走向,这是传统光学设备如透镜做不到的,科学家们对此十分感兴趣。他们展示了这种“超材料”的掩蔽功能,即将特定波长的光引向物体周围,从而让它们“隐形”。

 

基于一种超导体阵列,Ben Wood和同事研制了一种新型的“超结构”,通过将磁场从内部结构中引走,这种设备能掩蔽静电磁场而非光波。

 

 
 
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