纳米光电领域关键材料——等离子陶瓷材料
根据《科学》杂志一篇评论文,纳米光电设备要想在数据存储、传感器、医疗保健和能源应用方面实现高温、严酷条件下的使用必须依仗新型“等离子陶瓷”材料的开发和使用。
其中一个比较有前景的纳米光学应用——等离子体——纳米级表面等离子体用于操作和控制光线。等离子设备的开发常常取决于诸如金、银金属的使用,而此类金属不能实际应用于工业领域,因为它们无法承受高温和其它恶劣条件。并且也与互补金属氧化物半导体(CMOS)生产工艺不匹配。
研究者们现在提出使用等离子陶瓷,如氮化钛和二氮化锆代替金或银。
“我们最近发现等离子陶瓷不仅拥有类似黄金的属性,还拥有黄金所不具备的优势,” 普渡大学(Purdue University)电子和计算机工程副教授Alexandra Boltasseva说。
她是《科学》杂志中该文章的共同作者,另一名作者Vladimir M. Shalaev——他是普度大学比尔克纳米技术中心(Purdue's Birck Nanotechnology Center)纳米光电学科学主任,同时也是一名电子和计算机工程知名教授。
等离子陶瓷材料在诸多领域都具备应用前景,包括海量数据记录和存储;油气行业耐高温传感器;新型捕光和能量回收系统;光线信息处理电路;癌症治疗。
“可能再过几年时间,等离子陶瓷设备和相关新型功能就能出现了,”Boltasseva说。
Shalaev 和 Boltasseva在普度研究园(Purdue Research Park)共同成立了Nano-Meta Technologies Inc.公司,研究开发新型热辅助磁记录(HAMR)电脑硬盘存储技术;太阳能热光伏电池(超薄等离子“超材料”能够提高光伏电池效率);使用纳米粒子进行癌症治疗的新型临床治疗方法。
HAMR能够使用极小尺寸的“纳米天线”进行数据记录,10倍甚至100倍地增加标准磁盘的存储容量,Shalaev说。
在癌症治疗领域,纳米粒子可以注入血管中,然后在肿瘤周围聚集,当受到光照时,它们升温并杀灭肿瘤细胞。但使用黄金粒子却面临一个挑战那就是它们必须呈特定的几何形状如“纳米壳形”,否则它们不起作用。
“但是如果使用氮化钛,我们可以用简单微小的粒子如纳米球体形式,而它们的功能不逊于复杂形状的黄金壳体,”Boltasseva说。
其它潜在应用包括微小光电探测器和光连接器和调节器,它们的体积小到可以放入电脑晶片中。
新材料在线编译整理——翻译:刘磊
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