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Ein Durchbruch bei den optischen Anwendungen von Bornitridmaterialien

Jan 11, 2019

Natürliches hexagonales Bornitrid hat sich (insbesondere auf dem aufstrebenden Gebiet der Nanooptik) als vielversprechendes optisches Material erwiesen. Es wird erwartet, dass Licht im Nanomaßstab gesteuert und betrieben wird. Seine Anwendung ist jedoch durch seine Einschränkungen in der Lichtübertragungseffizienz begrenzt. Um dieses Problem zu lösen, hat NRL mit Wissenschaftlern der University of California, der University of Kansas, des Oak Ridge National Laboratory, der Columbia University und der Vanderbilt University zusammengearbeitet. Natürliches hexagonales Bornitrid besteht aus B-10- und B-11-Isotopen. Der Atomgewichtsunterschied zwischen ihnen beträgt fast 10%. Es wird angenommen, dass dieser Unterschied zu einer Inhomogenität der inneren Eigenschaften von natürlichem hexagonalem Bornitrid und dem starken Streueffekt von Photonen führt, was letztendlich zu einer geringen Transmissionseffizienz von Licht führt. Das Team verwendete B-10- oder B-11-Elemente und Stickstoff, um h-BN-Materialien herzustellen, die bei hohen Temperaturen nur ein Borisotop enthalten. Die Testergebnisse zeigen, dass der optische Verlust der neuen h-BN-Materialien, die vom Forschungsteam hergestellt wurden, im Vergleich zu natürlichem h-BN erheblich verringert wird, und die Übertragungseffizienz um mehr als das Dreifache gesteigert wird, wodurch optische Geräte hergestellt werden können basierend auf h-BN. Diese Forschung macht nicht nur Durchbrüche in optischen Anwendungen von h-BN-Materialien, sondern bietet auch eine neue und universelle Forschungsmethode für andere Materialien.




(1) Aus Sicht der militärischen Anwendungen, da h-BN Licht im Nanomaßstab steuern und betreiben kann, wird von den Forschungsergebnissen erwartet, dass die Entwicklung optischer Geräte in Richtung auf eine hohe Effizienz und Miniaturisierung beschleunigt wird, was das Volumen militärischer optischer Sensoren und Sensoren anbelangt Laser werden in Zukunft kleiner sein, und die Plattform wird flexibler gestaltet, was auch die Anwendungsfelder und Szenarien optischer Sensoren und Laser zum Tragen bringen wird. Subversive Änderungen.




(2) Von neuen h-BN-Materialien wird erwartet, dass sie die schnelle Entwicklung der Nanooptik fördern. Am Beispiel der Anwendung hochauflösender Mikroskope verwenden herkömmliche Mikroskope Reflexionselemente, um Licht zur Verbesserung der Auflösung zu fokussieren. Aufgrund der Begrenzung der Reflexion liegt die maximale Auflösung jedoch auch in der Größenordnung von 100 Nanometern. Es wird erwartet, dass der Durchbruch von h-BN-Material auf dem Gebiet der optischen Anwendung die Auflösung des Mikroskops auf mehrere Nanometer erhöhen wird, wodurch Wissenschaftler und Forscher mehr mikroskopisch kleine Materialstrukturen und -phänomene erforschen können, was die Bedingungen und Fähigkeiten von Grundlagenforschung und Förderung der Entwicklung der Grundlagenforschung.




(3) Das neue h-BN-Material soll die Entwicklung der optischen Computertechnologie weiter fördern. Da die Lichtgeschwindigkeit viel schneller ist als die von elektrischen Impulsen in Kupferdrähten, besteht eine der Möglichkeiten, die Leistung von Computern in der Zukunft erheblich zu verbessern, darin, Licht jene elektrischen Impulse ersetzen zu lassen, die derzeit Computer steuern. Der Kern der optischen Computertechnologie besteht darin, die vollständige Manipulation von Licht im Nanometerbereich zu realisieren. Die vorhandenen optischen Vorrichtungen sind jedoch oft groß, im optischen Weg lang und in der praktischen Anwendung schwierig. Es wird erwartet, dass das neue h-BN-Material die oben genannten Nachteile überwindet, optische Geräte im Nanomaßstab schrittweise baut und sich in Richtung der integrierten optischen Computerchips bewegt, um die Entwicklung der optischen Computertechnologie voranzutreiben.