英文链接：Using nature to produce a revolutionary optical material https://www.sciencedaily.com/releases/2019/09/190905124512.htm
导读：来自国际合作团队的科研人员发明了一种新的保障无人机、侦查相机、以及其它设备不被激光攻击的新方法。
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最近，发表在nature communications期刊上的研究成果提出了一种使用全光学的，超越传统电子学的telecom switching方法，该种方法可以提高网络通讯的速度以及信息的容量。该种方法可以自由地在4GLTE和5G网络中使用。
团队提出的材料是由细菌自然滋生的天然的，一种非常有效的非线性光学材料碲纳米棒，这种材料可以在高强度的光照下保护电子学设备，包括那些暴露在不是很昂贵的自建激光下的飞机、无人机以及其它重要的系统。科研人员认为该种材料是构成下一代光电子、光子学器件的重要选择。
文章的作者，University of Houston大学的物理学教授Seamus Curran说“相比于化学合成的光学材料，基于生物方法构建的纳米材料有更低的成本和更少的毒性。我们发现了一种更便宜、更容易、更简单的方式去制造材料，让大自然去生产它吧”。
这个工作是由Curran和他的合作者共同发展的。Curran首先合成了纳米材料并测试了它在光子学方面的性能。他持有该项工作的美国以及国际的专利。
科研人员认为使用细菌合成纳米晶体提供了一种环境友好的合成方式，而且获得了意想不到的光学性能。“对该材料进行非线性光学性能测试，由于米氏散射该材料在时域与波长域有很强稳定性的光吸收以及非线性光学消光比”，他们在论文中写道，相对于石墨烯碲粒子有更好的光学非线性。
“特定的材料在强光，例如强激光的照射下会产生意想不到的偏振效应”，Curtan说，“科学家已经找到一些可以抵抗这种意想不到的偏振效应的非线性光学材料。这种材料的一个目的就是可以有效地减小光强，进而确保器件不被强光照射所损坏”。
研究人员基于生物学方法利用碲纳米晶体和高分子聚合物构成纳米复合体，进而构建一种能耐激光照射的electro-optic switch——一种控制光束的电子学器件。
Oremland表示他们现在的工作是基于30多年的基础研究，该发现最开始是源于selenite-respiring细菌而且该细菌可以形成许多分立的硒元素单元。“基于这次发现，根据元素周期表，我们意识到同样的结果也会发生在tellurium oxyanions材料上”他说，“碲元素在纳米光学领域有很大的应用也是意外发现”。
Blau说生物学方法生成的碲纳米棒特别适合应用在中红外波段的光子学器件上。“这个波段在生物、环境以及安全相关的传感领域的应用都是很热门的技术主题，同时，中红外波段也为光纤通信和自由空间通信等领域提供了一种新的可能”。
研究人员将会继续开展该材料在all-optical telecom switches上的应用，关键是拓展宽波段的能力。“我们需要在光纤上有更大的投入，我们需要更宽的带宽，更快的转换速度，我们需要all-optical switches器件来实现它”。
[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