單晶有機(jī)金屬鈣鈦礦光纖首次制成 可加速寬帶傳輸改善醫(yī)學(xué)成像和制造光伏服裝

鈣鈦礦從光中傳輸電荷的效率非常高，被稱為太陽能電池板和LED顯示器的下一代材料。英國倫敦瑪麗女王大學(xué)的一個研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種利用鈣鈦礦制備光纖的全新應(yīng)用。他們通過使用一種新的溫度生長方法，能在非常便宜的液體溶液中生長并精確控制單晶有機(jī)金屬鈣鈦礦纖維的長度和直徑。研究成果23日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

光纖是細(xì)如人類頭發(fā)的細(xì)線，光在其中以超快的速度傳播，比電纜中的電子快100 倍。這些微小的光纖傳輸著大部分的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。目前，大多數(shù)光纖是由玻璃制成的。倫敦瑪麗女王大學(xué)團(tuán)隊(duì)制造的鈣鈦礦光纖僅由一塊鈣鈦礦晶體組成，光纖的纖芯寬度低至50微米且非常靈活，它們的彎曲半徑可小到3.5毫米。

與多晶對應(yīng)物相比，單晶有機(jī)金屬鈣鈦礦更穩(wěn)定、更高效、更耐用且缺陷更少。因此，科學(xué)家們一直在尋求制造能夠帶來這種高效率的單晶鈣鈦礦光纖。研究人員稱，單晶鈣鈦礦光纖可集成到當(dāng)前的光纖網(wǎng)絡(luò)中，以替代該系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，提供更有效的激光和能量轉(zhuǎn)換，提高寬帶網(wǎng)絡(luò)的速度和質(zhì)量。

新研制的光纖在幾個月內(nèi)具有良好的穩(wěn)定性，并且傳輸損耗很小，低于0.7分貝/厘米，足以制造光學(xué)器件。研究人員在制備過程中逐漸改變加熱位置、線接觸和溫度，以確保長度連續(xù)增長，同時防止寬度隨機(jī)增長。該方法可控制纖維的長度，并改變鈣鈦礦纖維芯的橫截面，且比具有相似長度的多晶光電探測器具有更大的光電流值。

研究人員表示，這項(xiàng)技術(shù)也可作為高分辨率探測器用于醫(yī)學(xué)成像。與現(xiàn)有技術(shù)相比，光纖的小直徑能捕獲更小的像素。這意味著，單晶光纖獲得的微米級像素可提供更高分辨率的圖像，從而讓醫(yī)生作出更好、更準(zhǔn)確的診斷。如果在吸收光線的紡織品中使用這些纖維，它們可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，從而使人們擁有“太陽能衣服”。

總編輯圈點(diǎn)

在網(wǎng)絡(luò)如同水和電一樣普遍的今天，“光纖入戶”為咱們生活帶來各種便捷、美妙的體驗(yàn)。光纖是根據(jù)光的全反射原理研制出的一種光導(dǎo)纖維，當(dāng)光線以合適的角度射入時，就會沿著光纖曲折前進(jìn)。對普通人來說，最直觀的體驗(yàn)是這些年網(wǎng)絡(luò)帶寬快速升級，不過可能很少有人想到，用來制作光纖的材料本身也是可以不斷升級的。相比玻璃光纖，鈣鈦礦光纖能夠進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的速度和質(zhì)量，令人期待。(科技日報記者 張夢然)

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