Các nhà khoa học Trung Quốc phát triển tinh thể quang học siêu mỏng, tiết kiệm năng lượng

Tinh thể quang học có thể thực hiện chuyển đổi tần số, khuếch đại tham số, điều chế tín hiệu và các chức năng khác, là "trái tim" của công nghệ laser. Sau nhiều năm nghiên cứu, nhóm Đại học Bắc Kinh đã đưa ra một lý thuyết tinh thể quang học mới một cách sáng tạo và lần đầu tiên ứng dụng vật liệu nguyên tố nhẹ boron nitrit để điều chế...
Tinh thể quang học có thể thực hiện chuyển đổi tần số, khuếch đại tham số, điều chế tín hiệu và các chức năng khác, là "trái tim" của công nghệ laser. Sau nhiều năm nghiên cứu, nhóm nghiên cứu của Đại học Bắc Kinh đã đưa ra một lý thuyết tinh thể quang học mới một cách sáng tạo và áp dụng vật liệu nguyên tố nhẹ boron nitride để điều chế tinh thể quang học siêu mỏng, hiệu suất cao "boron nitride góc hình thoi" (gọi tắt là TBN) cho lần đầu tiên đặt nền tảng lý thuyết và vật chất cho thế hệ công nghệ laser mới. Kết quả đã được công bố trên tạp chí Physical Review Letters, một tạp chí vật lý hàng đầu.
Viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và giáo sư tại Trường Vật lý Đại học Bắc Kinh, Wang Engo, cho biết trong một cuộc phỏng vấn độc quyền với Tân Hoa Xã rằng thành tựu này không chỉ là bước đột phá ban đầu trong lý thuyết tinh thể quang học của Trung Quốc, mà mở ra một lĩnh vực mới chuẩn bị tinh thể quang học bằng cách sử dụng vật liệu màng mỏng hai chiều với các nguyên tố nhẹ, nhưng cũng chuẩn bị TBN có độ dày chỉ micromet, đây là tinh thể quang học mỏng nhất thế giới được biết đến cho đến nay và hiệu suất năng lượng của nó là 100 đến 10,{{ Cao hơn 4}} triệu lần so với tinh thể thông thường có cùng độ dày. Hiệu suất năng lượng của nó cao hơn từ 100 đến 10,{7}} lần so với các tinh thể thông thường có cùng độ dày.
Pha là thước đo mô tả sự thay đổi dạng sóng của sóng ánh sáng. Khi các sóng ánh sáng trong tinh thể trùng pha và đồng bộ, tia laser có hiệu suất và công suất lý tưởng có thể được tạo ra. Trong những năm gần đây, do những hạn chế của các mô hình lý thuyết và hệ thống vật liệu truyền thống, các tinh thể hiện có gặp khó khăn trong việc đáp ứng nhu cầu phát triển về thu nhỏ, tích hợp cao và chức năng hóa của laser.
Để đạt được mục tiêu này, Giáo sư Liu Kaihui, Giám đốc Viện Vật lý Vật chất ngưng tụ và Vật lý Vật liệu tại Trường Vật lý, Đại học Bắc Kinh, và Phó Giám đốc Vật liệu Lượng tử Nguyên tố Ánh sáng Đa nền tảng tại Trung tâm Khoa học Toàn diện Quốc gia Huairou ở Bắc Kinh, cùng với Wang Engo, đã dẫn đầu một nhóm các nhà nghiên cứu đề xuất một "lý thuyết khớp pha góc" mới. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng bằng cách xếp chồng các vật liệu boron nitride như "khối xây dựng" và sau đó "xoay" chúng theo một góc đặc biệt, các pha của các sóng ánh sáng khác nhau có thể hội tụ để tạo thành tinh thể quang học hiệu suất cao, TBN.
"Nếu tia laser được tạo ra trong tinh thể được coi là một đội, việc sử dụng phương pháp 'vào cua' có thể khiến tất cả các thành viên về phương hướng và tốc độ phối hợp cao độ, bạn có thể nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng của tia laser." Liu Kaihui cho biết TBN chỉ dày từ 1 đến 10 micron, tương đương 1/30 độ dày của một tờ giấy A4 thông thường, trong khi độ dày của tinh thể quang học hiện nay chủ yếu ở mức milimét hoặc thậm chí centimet.
"Tinh thể quang học là nền tảng của sự phát triển công nghệ laser." Wang Engo cho biết, với kích thước siêu mỏng, khả năng tích hợp tuyệt vời và các chức năng hoàn toàn mới, TBN dự kiến ​​sẽ tạo ra những đột phá ứng dụng mới trong tương lai trong các lĩnh vực như nguồn sáng lượng tử, chip quang tử và trí tuệ nhân tạo.