美科学家实现纳米颗粒覆盖的激光微球上转换红外光

据麦姆斯咨询报导，美国伯克利实验室（BerkeleyLab）的研究人员展出了一种在聚合物微球形状上有意思的回音壁模式激光结构（whispering－modelasingstructure），微球的直径约为5μm，上面覆盖面积着掺入铥氟化钇钠（thulium－dopedsodiumyttriumfluoride）纳米微粒。这项研究源自伯克利实验室的分子实验室（MolecularFoundry）最初的理论找到，该研究利用计算出来模型预测曝露于特定频率红外激光的掺入铥纳米微粒（thulium－dopednanoparticles），将收到更高频率的光，事实上，这就是一种光的“上切换（upconversion）”现象。目前，研究者已通过实验证明了这种上切换，并在取名为“Continuous－waveupconvertingnanoparticlemicrolasers”的论文中原始地记录为“回音壁模式激光（whisperingmodelaser）”的一种形式，该论文公开发表于《大自然?纳米技术》（NatureNanotechnology）杂志。图左：由激光太阳光的微球（在图像顶部表明的黄色斑点）产生循环于微球内部（粉红色的环）的光模态；图右：仿真了5μm微球内部光场的产于情况（图片来源：AngelFernandez－Bravo／劳伦斯伯克利国家实验室）当红外激光唤起了微球外表面的掺入铥纳米微粒时，纳米微粒收到的光就可在微球内表面声浪，如同圆形墙壁上光线的声波（回音壁）一样。

由于光在几分之一秒的时间内环绕微球展开了数千次圆周运动，这不会造成某些频率的光自身产生干预，可在相长干预时产生暗淡的光，在相位差干预时产生暗点。一旦超过一定阈值，光就可以在级联缩放效应中唤起更好的光升空。研究人员通过利用在掺入铥上切换纳米微粒和适合微球尺寸中找到的能量循环唤起机制，构建了极低唤起水平的连续波上切换激光。

该论文还认为，用于红外线太阳光类似涂层微粒，使其在蓝色和近红外波长下产生平稳的激光，可持续多达5小时。这与其他报告中的不能间歇运营的上切换纳米级激光构成了独特的对比。

该论文的作者之一JimSchuck说明说道：“大多数基于纳米粒子的激光器加剧不会迅速，并不会在几分钟内点燃。我们的激光则不会仍然不存在，该性能让我们可针对有所不同应用于调整其信号。”目前，研究人员正在探寻：通过转变微球的大小和构成，来调整这种倒数升空微激光器的输入光。

他们于是以利用分子实验室取名为“WANDA（自动纳米材料找到和分析工作站）”的机器人系统，来将有所不同掺入元素融合一起，并调整纳米微粒的性能。研究者们指出这些微尺寸激光器可在简单的生物环境中寻找传感和灯光的涉及应用于。

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