美国能源部艾姆斯实验室的研究人员正在制造4毫米见方（约八分之一英寸见方）和12层高的三维光子带隙欧洲杯足球竞彩晶体，这在新型光学材料领域是世界上第一次，而无需“洁净室”“环境或数百万美元的设备，传统上需要建立这样的结构。由能源部科学办公室基础能源科学办公室支持的这项基础研究有可能显著降低制造PBG晶体的相关成本，PBG晶体是一种可以对光的特性进行路由、操纵和修改的器件。2020欧洲杯下注官网欧洲杯线上买球 PBG晶体可以允许或阻止某些频率的光在所有方向上的传输。这一特性使得它们在光通信领域的应用前景特别广阔，在光通信领域，人们正在推动在单个计算机芯片中创建光子晶体。 实现这一目标的研究途径是一条令人难以置信的昂贵之路。但艾姆斯实验室高级物理学家何凯明（Kai Ming Ho）和爱荷华州立大学材料科学与工程副教授克里斯汀·康斯坦特（Kristen Constant）以及他们的同事正在通过在露天制作PBG晶体微结构来简化这一过程，这是前所未有的。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球 该项目基于Ho 1990年的原始研究，该研究通过他的钻石晶格结构设计，从理论上证明了第一个PBG晶体的存在。 这种独特的设计是Ho和Constant研究小组成员制造的多层pbg的关键。他们采用了一种被称为微转移模塑的技术来制作制作多层光子带隙晶体的模板。 “微转移模具技术并不新鲜，”何说，他也是ISU杰出的物理学和天文学教授。“改进它，在微米和亚微米长度尺度上创造多级晶格结构，这是一项新的进展。” 改进后的技术需要在微米级进行细致的工作。（对于尺寸参考，本句末尾的周期约为615微米。）首先，创建弹性体模具，其表面有1000多个微通道。用液体聚合物填料手动填充通道。然后用紫外光固化填料。接下来，在通道中的固化聚合物棒上涂覆第二聚合物，该第二聚合物起到胶水的作用，将填料粘合到硅片衬底上。一旦硬化，弹性体模具被剥离，在基材上留下一组平行的聚合物棒——聚合物模板的一层。原则上，通过重复该过程，可以实现任意数量的多层结构。为了将模板转化为陶瓷光子晶体，模板被二氧化钛浆料过度渗透。将结构烧制至550摄氏度（1022华氏度）以移除模板并烧结二氧化钛结构。
Ho和Constant将许多制造进步归功于他们指导的年轻科学家的独特技能:博士后研究员Kim Chang-Hwan;目前在读研究生李在晃、金容晟、匡平;以及前研究生亨利·康，现在在俄勒冈州的惠普工作。他们正在攻克可能是最大的挑战——调整组成PBG晶体的多层结构。 在一个4毫米见方的PBG晶体中，每层有1000多根棒子，它们之间的距离只有2.5微米。“每根杆子的位置都非常精确，”康斯坦斯说。“很难想象我们能在一微米或半微米的范围内放置东西。” Ho补充说:“如果你在一层上犯了错误，就会破坏下一层，破坏其余的样品。为了构建多层结构，你需要一步一步地把事情做好。” 李知道需要什么样的专注。他已经为PBG晶体构建了一个12层的模板，并谦虚地承认，“我可以堆叠更多的东西；但是，这将考验我的耐心！” 为了改善对准，李和张焕金提出了一种基于衍射莫尔条纹的巧妙方法，这种方法被证明是必不可少的。何解释说：“光子晶体是周期性结构，所以周期性的任何位移都会在更大的区域内出现。这些位移称为条纹。”。对齐效果越好，这些条纹之间的距离越远，因此条纹图案可以告诉您对齐效果有多好。” Constant赞扬了该项目由物理学家和材料科学家组成的混合研究团队。欧洲杯足球竞彩“我们已经在微转移成型方面建立了专业知识。当人们听说我们在户外做这个时，他们真的很惊讶。这也让我吃惊，”她承认道，“尤其是当你意识到一粒灰尘就能破坏整个结构的时候。” 何指出，项目团队成员的关心和专业知识正在克服露天障碍。他说：“这是一个高质量、低成本的过程——这是关键——它是通过大量的工程创意实现的。”。 |