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王雪华教授、周张凯副教授研究团队在等离激元图像器件领域取得进展

文章录入:叶芍君 文章编辑:叶芍君 点击数:210 更新时间:2017-06-15

光电材料与技术国家重点实验室固定研究人员、中山大学物理学院王雪华教授、周张凯副教授研究团队在等离激元图像器件的应用领域取得进展,相关研究成果发表在《Small》(影响因子8.315)上(论文 链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201700109/full)。

等离激元就是材料表面的自由电子与电磁波相互作用而形成的表面耦合波。这种表面波本质上就是光场在材料表面的演化,因此它具备天然而高效的光场调控能力。高效的光场调控能力很自然地带来出色的颜色输出控制,因此使得等离激元材料在图像器件领域的发挥了重要应用。等离激元图像器件具有超小像素、高分辨率、优异的耐久保存能力等优点以及变色的特殊功能,是一个很有潜力的研究领域,王雪华教授团队很早就进入到该领域的研究。在2015年,他们在独立研发的氧化铝模板优化溅射法的基础上(Nanoscale 7, 15392, 2015),首次制备了最大面积(厘米量级)、可控变色的表面等离激元全彩图像(Nat. Commun. 6, 8906, 2015)。目前等离激元图像器件的发展已经取得了很多的成果,但是能应用到日常生活中的功能性等离激元图像器件还有待进一步开发。例如制备具有强的抗运动干扰能力的柔性等离激元图像器件,将其应用于传感领域就是一个重要挑战。

为了克服上述挑战,王雪华教授研究团队最近提出了创新性的解决策略:利用特殊的无序化阳极氧化铝模板,通过溅射法制备纳米线丛簇薄膜,该结构中纳米线表面等离激元的横向模式占主导地位,具有很强的抗运动干扰能力。在样品的制备过程中,无序化阳极氧化铝模板的制备是关键一步,硕士研究生韦志强在周张凯副教授的指导下,利用电化学生长的方法,在特定生长环境下,制备出表面有尺度在10nm左右小尖端的无序化阳极氧化铝模板。这些小尖端导致在溅射过程诱导溅射材料各向异性生长,最后形成纳米线丛簇结构。之后,他们又通过整体转移的方法制备得到柔性纳米线丛簇薄膜,并将其应用于制备可直观显示的湿度传感运动手环。这项研究切实地将等离激元图像器件应用到日常生活中,为等离激元图像器件的商业应用打开了一扇大门。

该研究工作由王雪华教授团队和中山大学工学院周建华副教授团队合作完成,文章第一作者为王雪华教授硕士研究生韦志强,周张凯副教授和周建华副教授为共同通讯作者。研究成果于2017421日被《Small》正式接收,522日正式在网上发表。本研究得到了科技部重点研发计划,国家自然科学基金,广东省自然科学基金,和光电材料与技术国家重点实验室等项目的资助。

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文章来源:http://spe.sysu.edu.cn/node/2061