由威斯康星大學(xué)麥迪遜分校、南加州大學(xué)和圣路易斯華盛頓大學(xué)的科學(xué)家和工程師領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)造了一種獨(dú)特的、創(chuàng)紀(jì)錄的材料，可以將紅外線向兩個(gè)方向彎曲。 hM}2++V  
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五年來，該團(tuán)隊(duì)第二次創(chuàng)造了全球最高性能的“雙折射”晶體。這一次，他們打破了自己的記錄，新的高性能晶體可能會(huì)在夜視、激光雷達(dá)、化學(xué)傳感、顯微鏡和許多其他應(yīng)用中帶來創(chuàng)新。 2lRZ/xaF%P  
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這項(xiàng)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的領(lǐng)導(dǎo)者是電氣和計(jì)算機(jī)工程博士生Hongyan Mei，以及2022年博士畢業(yè)生賈德·薩爾曼，兩人都來自電氣和計(jì)算機(jī)工程副教授Mikhail Kats的團(tuán)隊(duì)。  >pKI'  
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當(dāng)光從一種物質(zhì)傳播到另一種物質(zhì)時(shí)——例如，從空氣到水，或從水到玻璃——它會(huì)以可預(yù)測的速率減慢，這會(huì)導(dǎo)致光彎曲。這種彎曲被稱為折射。 xXZN<<f59  
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當(dāng)光線進(jìn)入各向異性材料（根據(jù)方向不同具有不同特性的材料）時(shí)，會(huì)發(fā)生雙折射，并分裂成兩束光線，每束光線朝著不同的方向。想象一下一捆棒子組合在一起，沿著它的長度有一個(gè)折射率，或者說它的彎曲能力的測量，另一個(gè)在垂直方向。這兩個(gè)折射率之間的差異被稱為雙折射。 V QI7lJV"  
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盡管該團(tuán)隊(duì)之前曾有創(chuàng)紀(jì)錄的雙折射經(jīng)驗(yàn)，但Kats和他的團(tuán)隊(duì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，這種名為鍶硫化鈦(Sr9/8TiS3或STS)的新材料的雙折射是之前的紀(jì)錄保持者鋇硫化鈦(BaTiS3或BTS)的3倍，這應(yīng)該具有類似的結(jié)構(gòu)。 #'qW?8d}  
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確切地說，這是一個(gè)謎。在對(duì)博士生和共同第一作者Boyang Zhao及其同事在南加州大學(xué)培養(yǎng)的鍶硫化鈦進(jìn)行原子水平的檢查后，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)它比預(yù)期的多一些鍶原子。這些額外的原子使情況發(fā)生了變化：它們使晶體具有更大的重復(fù)結(jié)構(gòu)，或周期性，而不是單一的、不變的晶體結(jié)構(gòu)。 k:sh:G+=$d  
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華盛頓大學(xué)圣路易斯分校的同事，包括博士生和共同第一作者Guodong Ren，研究了這種排列，提出了巨大的光學(xué)各向異性的原子尺度理論。 y@I"Hk<T  
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Kats說：“結(jié)果是，當(dāng)你有這種特殊的晶體排列時(shí)，結(jié)構(gòu)導(dǎo)致材料沿著一個(gè)方向的折射率增強(qiáng)。這是非常非常出乎意料的。你通常不會(huì)期望這樣小的原子尺度變化會(huì)導(dǎo)致光學(xué)性質(zhì)的如此大的變化�！� O);V{1P  
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Mei說：“這一發(fā)現(xiàn)意義重大！這種各向異性的程度是任何光學(xué)材料中測量到的最大值�！� d9s"y?8  
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觀察到原子結(jié)構(gòu)的微小變化可以導(dǎo)致材料的光學(xué)性質(zhì)的巨大變化，可能還有其他后果。Kats說：“我們可能能夠找到類似的材料，一個(gè)小的外部刺激——無論是彎曲、加熱還是通過電流——都可以動(dòng)態(tài)地改變光學(xué)響應(yīng)。如果你有一個(gè)材料，只要按下按鈕，折射率就會(huì)發(fā)生如此巨大的變化，那么一整套新的光學(xué)應(yīng)用程序就成為可能�！� 4y'R
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目前，這種合成方法只能制造出小片的硫化鍶鈦。隨著南加州大學(xué)同事們的一些改進(jìn)，有可能制造出用于現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的大型單晶材料。 vJ!t.Vou  
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既然這種晶體的獨(dú)特結(jié)構(gòu)已經(jīng)為人所知，那么也可能尋找其他具有類似甚至更強(qiáng)光學(xué)特性的晶體。Kats說：“有一種材料似乎隱藏著各種各樣的秘密。當(dāng)我們進(jìn)一步深入這類材料時(shí)，我們對(duì)我們將會(huì)發(fā)現(xiàn)的東西感到興奮。”
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