英文鏈接：Using nature to produce a revolutionary optical material https://www.sciencedaily.com/releases/2019/09/190905124512.htm
導讀：來自國際合作團隊的科研人員發明了一種新的保障無人機、偵查相機、以及其它設備不被激光攻擊的新方法。
Fig.1
最近，發表在nature communications期刊上的研究成果提出了一種使用全光學的，超越傳統電子學的telecom switching方法，該種方法可以提高網絡通訊的速度以及信息的容量。該種方法可以自由地在4GLTE和5G網絡中使用。
團隊提出的材料是由細菌自然滋生的天然的，一種非常有效的非線性光學材料碲納米棒，這種材料可以在高強度的光照下保護電子學設備，包括那些暴露在不是很昂貴的自建激光下的飛機、無人機以及其它重要的系統。科研人員認為該種材料是構成下一代光電子、光子學器件的重要選擇。
文章的作者，University of Houston大學的物理學教授Seamus Curran說“相比於化學合成的光學材料，基於生物方法構建的納米材料有更低的成本和更少的毒性。我們發現了一種更便宜、更容易、更簡單的方式去製造材料，讓大自然去生產它吧”。
這個工作是由Curran和他的合作者共同發展的。Curran首先合成了納米材料並測試了它在光子學方面的性能。他持有該項工作的美國以及國際的專利。
科研人員認為使用細菌合成納米晶體提供了一種環境友好的合成方式，而且獲得了意想不到的光學性能。“對該材料進行非線性光學性能測試，由於米氏散射該材料在時域與波長域有很強穩定性的光吸收以及非線性光學消光比”，他們在論文中寫道，相對於石墨烯碲粒子有更好的光學非線性。
“特定的材料在強光，例如強激光的照射下會產生意想不到的偏振效應”，Curtan說，“科學家已經找到一些可以抵抗這種意想不到的偏振效應的非線性光學材料。這種材料的一個目的就是可以有效地減小光強，進而確保器件不被強光照射所損壞”。
研究人員基於生物學方法利用碲納米晶體和高分子聚合物構成納米複合體，進而構建一種能耐激光照射的electro-optic switch——一種控制光束的電子學器件。
Oremland表示他們現在的工作是基於30多年的基礎研究，該發現最開始是源於selenite-respiring細菌而且該細菌可以形成許多分立的硒元素單元。“基於這次發現，根據元素週期表，我們意識到同樣的結果也會發生在tellurium oxyanions材料上”他說，“碲元素在納米光學領域有很大的應用也是意外發現”。
Blau說生物學方法生成的碲納米棒特別適合應用在中紅外波段的光子學器件上。“這個波段在生物、環境以及安全相關的傳感領域的應用都是很熱門的技術主題，同時，中紅外波段也為光纖通信和自由空間通信等領域提供了一種新的可能”。
研究人員將會繼續開展該材料在all-optical telecom switches上的應用，關鍵是拓展寬波段的能力。“我們需要在光纖上有更大的投入，我們需要更寬的帶寬，更快的轉換速度，我們需要all-optical switches器件來實現它”。
[1] University of Houston. "Using nature to produce a revolutionary optical material: Nanocomposite protects against intense light, holds promise for expanding high-speed optical networking capacity." ScienceDaily. ScienceDaily, 5 September 2019. <www.sciencedaily.com>./<www.sciencedaily.com>
[2] Kangpeng Wang, Xiaoyan Zhang, Ivan M. Kislyakov, Ningning Dong, Saifeng Zhang, Gaozhong Wang,Jintai Fan, Xiao Zou, Juan Du, Yuxin Leng, Quanzhong Zhao, Kan Wu, Jianping Chen, Shaun M. Baesman, Kang-Shyang Liao, Surendra Maharjan, Hongzhou Zhang, Long Zhang, Seamus A. Curran,Ronald S. Oremland, Werner J. Blau, Jun Wang. Bacterially synthesized tellurium nanostructures for broadband ultrafast nonlinear optical applications. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI:10.1038/s41467-019-11898-z
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