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澳大利亞莫納什大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)出了全球首個(gè)完全由碳基材料制成的等離子激光器。該技術(shù)有望在提高運(yùn)行速度的同時(shí)，徹底改變電子產(chǎn)品的外形。未來，如名片般輕薄柔軟的手機(jī)甚至能被直接印制在衣服上。
報(bào)道稱，等離子激光器的大名叫表面等離子體激元納米激光器（spaser），實(shí)際上是一種高效的納米光源。它能夠通過自由電子的振動(dòng)發(fā)出光束，而不像傳統(tǒng)激光器那樣需要電磁波和占用巨大的空間。傳統(tǒng)激光器的運(yùn)行需要放大光子，而等離子激光器則是通過放大表面等離子體。等離子體的運(yùn)用能夠使其突破傳統(tǒng)激光器的限制，速度更快、體積更小，讓超高分辨率成像和微型光學(xué)電路成為現(xiàn)實(shí)。有研究稱，這種電路比目前最快的硅基電路還要快上百倍。
負(fù)責(zé)此項(xiàng)研究的莫納什大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程學(xué)院（ECSE）博士蓋魯帕辛哈稱，與半導(dǎo)體等離子激光器相比，碳基等離子激光器還將提供更多優(yōu)勢。
蓋魯帕辛哈說：“目前傳統(tǒng)的等離子激光器大部分由金、銀等金屬納米顆粒和半導(dǎo)體量子點(diǎn)制成，而我們的設(shè)備則由石墨烯諧振器和碳納米管增益元件組成。使用碳意味著，這種激光器的效率更高、更柔軟便攜，能夠在高溫下工作，并且更加環(huán)保。根據(jù)這些特性，未來有望制造出能夠直接印制在衣服上的微型手機(jī)。目前研究人員已經(jīng)在納米天線、電導(dǎo)體和波導(dǎo)上進(jìn)行了測試。”
這項(xiàng)新研究還首次證實(shí)了石墨烯和碳納米管之間可以交互并通過光進(jìn)行能量傳遞。這種基于光的傳導(dǎo)，速度極快還非常節(jié)能，特別適用于制造計(jì)算機(jī)芯片。因?yàn)榫哂袠O其卓越的機(jī)械、電氣和光學(xué)性能，而且還是優(yōu)良的熱穩(wěn)定材料，能夠承受高溫，石墨烯和碳納米管能夠完全勝任很多高效、輕量級(jí)的應(yīng)用。以該技術(shù)為基礎(chǔ)的高速芯片可以被用來替代目前大量使用的、基于晶體管的裝置，如微處理器、存儲(chǔ)器和顯示器等。新技術(shù)能夠輕易突破硅基材料目前所面臨的小型化和帶寬瓶頸。
蓋魯帕辛哈說，除了在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用外，這種激光器還有望在癌癥的放射療法上獲得應(yīng)用，結(jié)合納米標(biāo)記技術(shù)，石墨烯和碳納米管產(chǎn)生的高強(qiáng)度電場能將癌細(xì)胞各個(gè)擊破，而不傷及健康細(xì)胞。此外，在分子檢測和高靈敏度生物醫(yī)學(xué)測試上該技術(shù)也能一顯身手。
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