激光领域一周五大进展调时差及裸眼D

2019-08-15 20:04:47 来源: 梧州信息港

  试想一下照射人眼就能成功倒时差,不借助眼镜就能看到 D图像...激光技术正在影响和改变着我们的生活。

  一、揭开有机半导体性能之谜

  有机半导体由于其在发光二极管(LEDs)、场效应晶体管(FETs)以及光伏电池方面的应用而受到广泛关注。由于有机半导体可以通过溶液法制备,对于硅基器件是一种更具成本效益的升级替代品。然而,其性能的不均匀性是一个长期存在的问题。科学家们知道性能问题源于有机半导体薄膜内部的界面,但却不清楚其具体原因,现在这个迷题似乎被解决了。

  美国能源部劳伦斯 伯克利国家实验室、加州大学伯克利分校化学家娜奥美 金斯伯格(Naomi Ginsberg)领导的团队采用特殊显微镜研究了液相合成的名为TIPS-并五苯(TIPS-pentacene)的特殊高性能有机半导体内部的界面。该团队发现溶液浇铸过程中界面处形成许多随机排列的杂乱纳米晶;好比高速公路上的碎片,纳米晶阻碍了载流子的迁移。

  Ginsberg表示: 如果界面整洁干净,可能不会对性能造成这么大的影响,但是纳米晶的存在降低了载流子的迁移率。界面的纳米晶模型可以为改进液相合成方法从而优化器件性能提供关键信息。

  有机半导体是基于碳而形成的更大分子,例如苯和并五苯,其导电性介于绝缘体和金属之间。与硅或其他无机半导体不同,通过液相合成的有机材料通常不需要高温退火。即使早已清楚有机半导体薄膜结晶畴晶界面是其器件性能的关键所在,但至今仍无法获知这些界面形态的具体信息。

  有机半导体薄膜因其界面畴比原子力显微镜这样的表面探针技术的衍射极限还要小而无法被观察,其纳米级异质性也使得其通常不能使用X-射线的方法解析。 Ginsberg 说, 而且,我们所研究的TIPS-并五苯几乎是零发光,意味着不能采用光致发光显微镜来研究。

  Ginsberg团队利用瞬态吸收(TA)显微镜克服了这一难题。TA是一种利用脉冲激活瞬态能量状态,使得探测器可以测量吸收光谱变化的技术。研究小组在他们自己搭建的光学显微镜上结合了瞬态吸收光谱显微镜学,使得其能够产生比传统TA显微镜小1000倍的聚焦体积。她们还部署了多种不同的光偏振,从而将相邻区域中无法观察到的独立界面信号分离开。

  包括非常好的探测器在内的仪器设备、为确保良好信噪比而进行的艰苦的数据收集、以及我们实验和分析的方法是我们成功的关键, Ginsberg说道, 空间分辨率和光偏振敏感度也是能够清晰观察界面信号而不被体相所淹没所必不可少的,远比通过焦距的原始观察的贡献更大。

  二、实现裸眼 D显示

  近日,奥地利的研究人员宣称,他们已经开发出一种激光系统,可以将不同的图像分别投射到双眼之中,使人可以不借助眼镜就能看到 D图像。利用这一技术,纽约时报广场上可能将首次出现 D的大屏幕广告。研究人员称,这一突破也意味着观看 D电影时将不再需要佩戴笨重的眼镜,在室外的大屏幕上也可以直播 D的体育赛事,使成千上万的人可以同时看到图像。

  奥地利的研究人员宣称,他们已经开发出一种激光系统,可以将不同的图像分别投射到双眼之中,使人可以不借助眼镜就能看到 D图像。利用这一技术,纽约时报广场上将可能首次出现 D的大屏幕广告。

  据介绍,这种系统能将激光以不同的方向进行投射,因而在不同的角度可以看到不同的图像。这些图像的角分辨率都很高,可以让双眼看到的图像各不相同,产生 D效果。

  目前,研究团队正在开发第二代 D屏幕,将能以更高的分辨率展示彩色图像。关键的一点是确保单个激光像素的工作,而将这些像素在屏幕上显示出来则不是难事。每一个 D像素(称为Trixel)由激光和一个可移动镜片组成。镜片可以调节经过视野时的方向,从左至右。在镜片移动过程中,还可以对激光强度进行调节,确保不同的激光投射到不同的方向。

  三、创造光莫比乌斯带

  科学家证明有可能通过锐聚焦某激光束并 扭曲 其偏振属性来创建一种光莫比乌斯带。莫比乌斯带是 D几何结构,它们以只有一个边的表面而著称。这种令人着迷的形状(它可轻易地由一个扭曲并连接成环的纸条而制成)在电路、化学复合物及甚或音乐理论中都可找到用途。研究人员说,光莫比乌斯带或在成像及奇异超材料光学制备中及其他应用中找到用途。他们用一种液晶制造了其光学版本;该液晶可产生具有空间上变化偏振的激光束。研究人员接着用一种纳米探针来确认在该激光中出现了莫比乌斯偏振结构。

  近日,加拿大、欧洲和美国的研究合作通过光偏振实验性的产生了莫比乌斯带(一种单侧、不可定向的曲面),这证实了光的电磁场可以呈现这一奇特形状的理论预测。莫比乌斯带很容易创造,利用一条纸带,扭转一次然后将两端结合,这样你就创造了一个莫比乌斯带:一种只有一边的三维结构。每年上百万名学生都会在学校进行这个动手操作。然而,发现自然产生的莫比乌斯带则另当别论。

  这是自然界里出现的莫比乌斯结构的罕见例子之一。 美国罗切斯特大学光学和物理学教授、加拿大渥太华大学量子非线性光学加拿大卓越研究主席罗伯特.W.博伊德(Robert W. Boyd)这样说道。他是这篇发表在期刊《科学》上的文章的高级作者之一。展示光偏振状态可以创造莫比乌斯带是非常有趣的,它不仅可以提高对光学偏振的基本理解,也能够被用于产生微观和纳米程度上的复杂结构。

  光是一种电磁波,因此它有一个电磁场,其中电场的振荡方向被称为光的偏振方向。偏振是理解减少眩光的偏光太阳镜和 D电影院的关键。太阳光的偏振一般是随机的,这意味着电场的方向因光线不同而有所差异。但是当光从任何物体表面 例如水、玻璃或者高速公路表面 反射回来,反射光在特定方向极化,平行于光反射的表面。偏振太阳镜能够阻挡这个方向的偏振光,从而极大的减少眩光,但同时让其它光进入。

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