当磁场强度改变时,它会改变溶液中球形氧化铁颗粒的排列,从而改变落在颗粒上的光通过溶液或被溶液偏转的方式。
领导这项研究的化学助理教授尹亚东说:“关键是通过化学合成设计氧化铁纳米颗粒的结构,使这些纳米颗粒在磁场中自组装成三维有序的胶体晶体。”
尹教授说:“通过反射光,这些光子晶体呈现出绚丽的色彩。”“我们的光子晶体是第一个在电磁波谱可见范围内(从紫光到红光)完全可调谐的光子晶体。”
光子晶体控制光的流动,像半导体一样工作。纳米粒子的间距决定了光子晶体反射的光的波长。
氧化铁纳米颗粒是“超顺磁性的”,这意味着它们只有在外部磁场存在的情况下才会变成磁性。
研究人员利用氧化铁颗粒的超顺磁性来调整纳米颗粒之间的间距,从而通过改变外部磁场的强度来调整光反射的波长。
尹教授说:“其他已报道的光子晶体只能反射固定波长的光。”“另一方面,我们的晶体对外部磁场表现出快速、广泛和完全可逆的光学响应。”
尹和他的团队使用的光子材料可以用于光学微机电系统和反射式彩色显示装置。它们在光纤、传感器和激光中也有应用。
这项新技术可以用来制造一种廉价的彩色显示器,通过使用光子晶体形成数百万个小像素,每个像素使用磁场分配不同的颜色。图像将通过反射光形成,而不是像素本身被照亮。
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