用冰做光纖？能靈活彎曲，又可低損耗傳輸光！
浙江大學光電學院童利民教授團隊把“不可能變成可能”，他們聯(lián)合來自交叉力學中心和加州大學伯克利分校的合作者，發(fā)現(xiàn)生長成單晶微納光纖的冰，在性能上與玻璃光纖相似，既能夠靈活彎曲，又可以低損耗傳輸光。
 首次實現(xiàn)冰的彈性彎曲 “這是一個令人好奇的、有趣的問題，大約八年前，我和郭欣就討論過這個想法，但由于所涉及的實驗條件和技術(shù)要求很高，一時難以開展�！蓖裾f，2017年，在討論二年級博士生許培臻的研究方向時，再次提到了這個想法；當時正在準備本科畢設(shè)的崔博文，也加入了這個項目。他們專注的研究態(tài)度和出色的實驗動手能力，為實現(xiàn)這個想法提供了可能性。另外，當時學校剛成立了冷凍電鏡中心，為低溫下的結(jié)構(gòu)表征提供了研究條件。 在這項研究中，結(jié)構(gòu)制備是關(guān)鍵的第一步。研究團隊自行搭建了生長裝置，在大量實驗基礎(chǔ)上，改進了已有的電場誘導冰晶制備方法，成功生長了直徑從800納米到10微米的高質(zhì)量冰單晶微納光纖。在冷凍電鏡下，驗證了這些沿c軸生長的冰單晶微納光纖具有很好的直徑均勻性和表面光滑度。  圖1.研究團隊生長的直徑均勻的冰單晶微納光纖 “作為光纖，必須能夠自由彎曲，才會更有用�！蓖裾f。為了探索冰微納光纖的力學性能，研究團隊發(fā)明了一套低溫微納操控和轉(zhuǎn)移技術(shù)，實現(xiàn)了液氮環(huán)境下微納結(jié)構(gòu)的靈活、精確操控。在零下150℃的冰微納光纖中，獲得了10.9%的彈性應(yīng)變，接近冰的理論彈性極限（遠高于此前報道的最高0.3%的應(yīng)變實驗值），實現(xiàn)了冰微納光纖的靈活彎曲。  圖2.冰單晶微納光纖彈性彎曲光學顯微鏡照片  視頻1 光學顯微鏡拍攝的冰單晶微納光纖彈性彎曲過程 |
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