新華社北京6月7日電 美國和韓國科研人員研制出一種納米晶體顆粒,能在光信號控制下像電燈泡一樣變亮或變暗,而且性質非常穩定,可多次反復開關而不“疲勞”。

美國哥倫比亞大學日前發布的新聞公報說,這種“光開關”材料有助于研發更高分辨率的納米顯微鏡、可容納海量數據的光學量子存儲器等。這項研究由該校和韓國蔚山國立科技學院等機構聯合進行,相關論文發表在英國《自然》雜志上。

一些物質吸收光子后會釋放出新的光子,發光強度可通過改變入射光來調節,在生化、醫療、光電等領域有廣泛應用。但當前使用的大多是有機染料或蛋白質,其分子容易被光破壞,使用壽命較短。

新型納米晶體顆粒由氟釔化鈉材料制成,摻入了鑭系元素銩。該顆粒具有“光子雪崩”屬性,即入射光的微小變化能導致其發光強度劇烈改變,可以成為靈敏的光開關。實驗發現,用近紅外波段不同波長的光照射,顆粒會在發光和不發光狀態之間切換,幾小時內開關上千次也沒有性能下降的跡象。近紅外波段是觀察生物分子的重要窗口,在微加工等方面也有獨特優勢。

研究人員推測,新材料的開關性質來源于晶體內部極其微小的缺陷,以目前的技術還無法觀察到這些缺陷。他們用這種顆粒在三維基板上實現了二維和三維納米級圖形的寫入、擦除和重寫,驗證了它在數據存儲方面的應用潛力。在另一項實驗中,新材料的穩定開關特性使顯微成像過程可持續收集充足的光子,大幅提高分辨率。