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熱烈祝賀我院趙波博士合作研究成果在《Light:science & application》上發表

4月26日,我院電子信息與物理系趙波博士以第二作者身份在國際光學領域權威期刊《Light: Science & Applications》(Nature子刊)上以研究論文(Article)形式正式合作發表了題為《High-speed femtosecond laser plasmonic lithography and reduction of graphene oxide for anisotropic photoresponse》的論文。這是我院教師首次在《Light: Science & Applications》(《光:科學與應用》雜志)發表論文。該科研成果是我院科學研究取得的又一重大突破,標志著我院在國際光學領域頂級學術期刊擁有了一席之地 。

該研究成果提供了一種新型的微納加工方式——飛秒激光等離子體光刻技術(FPL)。利用均勻化的飛秒激光大視場照射,通過激發橫電模式的表面等離子體波(TE-SPP),在硅基氧化石墨烯(GO)薄膜表面實現了高質量亞波長周期結構(周期約680納米,寬度約400納米)(rGO-LIPSS)的大面積快速制備。表面結構化的氧化還原石墨烯(rGO)不僅保留了石墨烯材料所具有的寬光譜吸收(400-2000 nm)和優異的導電性等特點,也表現出了因周期結構所導致的光學吸收增強(> 20%)、光熱輻射增強(> 10°C)以及平面內光學各向異性(各向異性率約0.46,可以與天然的各向異性材料相比擬)等特點?;诮Y構化氧化還原石墨烯(rGO)的光電響應器件也表現出了穩定的增強光電響應(mA/W量級),響應度要明顯高于典型石墨烯光電器件。

趙波博士在該研究成果中的主要貢獻為理論闡明rGO-LIPSS的產生機理。氧化石墨烯(GO)薄膜在飛秒激光照射下,其表面的含氧官能團消失使得材料被還原,導致氧化石墨烯(GO)薄膜介電常數出現自表面向內部的梯度分布,從而支持材料表面TE-SPP的產生。從波動光學的角度對激光作用過程進行了深入分析,并利于FDTD算法對入射光波與TE-SPP激發的耦合過程進行了模擬分析。理論研究結果使得人們對飛秒激光與物質相互作用的動力學過程進一步清晰的認識,為FPL相關技術的進一步發展奠定了基礎。

據悉,《Light: Science & Applications》(Nature子刊)雜志是目前國際光學領域權威期刊。該期刊致力于推動全球范圍內的光學研究,刊載光學領域基礎、應用基礎以及工程技術研究及應用方面的高水平的最新研究成果。此次合作成果,我院為第二單位,第一單位是中國科學院長春光學精密機械與物理研究所,第三單位為美國羅徹斯特大學。

圖1.基于FPL技術的GO表面微納結構形成物理過程的理論分析

趙波博士論文的發表是我院科研工作取得的重大成果,是學院堅定不移地實施“人才強?!睉鹇缘某晒?,是學校重視科研平臺建設的成果,是電子信息與物理系近年來大力推進科研工作,狠抓人才隊伍建設的重大成果。文章的發表極大地激發了廣大教師投身科研工作的積極性,為提升學院整體科研水平注入了強大的精神動力。

論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41377-020-0311-2

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