Một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã phát minh ra một tinh thể quang học siêu mỏng, tiết kiệm năng lượng mới bằng cách sử dụng một lý thuyết mới đặt nền tảng cho công nghệ laser thế hệ tiếp theo.
Giáo sư Wang Enge của Trường Vật lý thuộc Đại học Bắc Kinh gần đây đã nói với Tân Hoa Xã rằng boron nitride xoắn do nhóm nghiên cứu phát triển có độ dày micromet, khiến nó trở thành tinh thể quang học mỏng nhất thế giới được biết đến. So với các tinh thể thông thường có cùng độ dày, hiệu suất năng lượng của nó đã tăng từ 100 đến 10,{2}} lần.
Wang, một học giả tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cho biết kết quả này là một sự đổi mới ban đầu trong lý thuyết tinh thể quang học của Trung Quốc và mở ra một lĩnh vực mới chế tạo tinh thể quang học từ vật liệu màng mỏng hai chiều nguyên tố nhẹ.
Kết quả nghiên cứu gần đây đã được công bố trên tạp chí Physical Review Letters.
Laser là một trong những công nghệ cơ bản của xã hội thông tin. Tinh thể quang học có thể thực hiện các chức năng như chuyển đổi tần số, khuếch đại tham số và điều chế tín hiệu và là thành phần chính của thiết bị laser.
Trong 60 năm qua, việc nghiên cứu và phát triển tinh thể quang học chủ yếu được hướng dẫn bởi hai lý thuyết khớp pha do các nhà khoa học Mỹ đề xuất.
Tuy nhiên, do những hạn chế của các mô hình lý thuyết và hệ thống vật liệu truyền thống, các tinh thể hiện có khó đáp ứng các yêu cầu thu nhỏ, tích hợp cao và chức năng hóa của các thiết bị laser để phát triển trong tương lai. Sự phát triển của công nghệ laser thế hệ tiếp theo đòi hỏi những đột phá về lý thuyết và vật liệu tinh thể quang học.
Wang Engo và Giáo sư Liu Kaihui, Giám đốc Viện Vật lý ngưng tụ và Vật lý, Trường Vật lý, Đại học Bắc Kinh, đã dẫn đầu nhóm phát triển lý thuyết khớp pha thứ ba dựa trên hệ thống vật liệu nguyên tố nhẹ - lý thuyết khớp pha xoắn.
Liu, đồng thời là phó giám đốc, giải thích: “Các tia laser được tạo ra bởi các tinh thể quang học có thể được xem như các cột diễu hành riêng lẻ. Cơ chế xoắn có thể khiến hướng và tốc độ của mỗi cá nhân được phối hợp cao độ, cải thiện đáng kể hiệu suất chuyển đổi năng lượng của tia laser”. của Viện Giao thoa Vật liệu Lượng tử Nguyên tố Ánh sáng tại Trung tâm Khoa học Tích hợp Quốc gia Huairou ở Bắc Kinh.
Ông cho biết nghiên cứu này mở ra các phương thức thiết kế và hệ thống vật liệu hoàn toàn mới, hiện thực hóa toàn bộ chuỗi đổi mới ban đầu từ lý thuyết quang học cơ bản đến khoa học và công nghệ vật liệu.
Liu cho biết thêm: “Độ dày của tinh thể TBN dao động từ 1 đến 10 micromet. Hầu hết các tinh thể quang học mà chúng tôi biết trước đây đều có độ dày ở mức 1 milimet hoặc thậm chí là centimet”.
Công nghệ sản xuất TBN hiện đang được cấp bằng sáng chế tại Mỹ, Anh, Nhật Bản và các nước khác. Nhóm đã sản xuất nguyên mẫu laser TBN và đang hợp tác với các công ty để phát triển công nghệ laser thế hệ tiếp theo.
Wang cho biết: “Tinh thể quang học là nền tảng của sự phát triển công nghệ laser và tương lai của công nghệ laser được xác định bởi lý thuyết thiết kế và công nghệ sản xuất tinh thể quang học”.
Với kích thước siêu mỏng, tiềm năng tích hợp tuyệt vời và các chức năng mới, tinh thể TBN được kỳ vọng sẽ hiện thực hóa 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.
