近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院張宇峰教授團(tuán)隊(duì)成員李玲教授聯(lián)合深圳校區(qū)集成電路學(xué)院張明宇副教授在紅外光學(xué)研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以《基于高密度氮化硼納米管定向生長(zhǎng)的多功能紅外偏振器》(Multifunctional Infrared Polarizer based on Aligned Growth of High-Density Boron Nitride Nanotubes)為題發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》(Advanced Science)。該項(xiàng)研究為氮化硼納米管制備及其紅外光各向異性研究提供了新策略。
 

　　光的偏振特性在量子通信中的密鑰分發(fā)、高對(duì)比度工業(yè)檢測(cè)和生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域具有重要作用。目前，偏振探測(cè)通常依賴材料或結(jié)構(gòu)的各向異性。而傳統(tǒng)金屬光柵偏振器存在響應(yīng)帶寬窄、柔性差、易碎等問(wèn)題，難以滿足現(xiàn)代光電器件對(duì)柔性化、小型化和寬帶響應(yīng)的需求。為突破相關(guān)技術(shù)瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了氮化硼納米管(BNNTs)的合成與排列技術(shù)，提出了一種可構(gòu)建高致密度、良好取向氮化硼納米管薄膜的新型策略，并實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量氮化硼納米管薄膜的大面積制備，成功應(yīng)用于中紅外寬帶偏振器與波長(zhǎng)選擇性吸收器，展現(xiàn)出優(yōu)異的偏振光響應(yīng)性能。
 

　　通過(guò)中紅外散射型近場(chǎng)光學(xué)顯微成像(s-SNOM)技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)首次直接識(shí)別出氮化硼納米管中的聲子極化激元(PhPs)模式，揭示了其在中紅外偏振光調(diào)控中的物理機(jī)制與潛在應(yīng)用。研究還發(fā)現(xiàn)，在器件彎曲狀態(tài)下，氮化硼納米管仍保持穩(wěn)定的光學(xué)各向異性，顯示出其在柔性偏振器中的顯著優(yōu)勢(shì)。該研究展示了氮化硼納米管在寬波段紅外偏振探測(cè)、偏振濾光及柔性光子器件中的應(yīng)用潛力，為相關(guān)領(lǐng)域提供了創(chuàng)新性解決方案。
 

直接觀察BNNTs PhPs模式和偏振FTIR測(cè)量
 

BNNTs陣列中紅外偏振敏感特性
 

　　哈工大為論文第一完成單位，李玲教授和張明宇副教授為論文共同通訊作者，航天學(xué)院博士研究生施寧強(qiáng)為論文第一作者。中山大學(xué)鄭澤波副教授參與相關(guān)研究工作。
 

　　該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和紅外科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目支持。