2008年11月24日 星期一

羽毛光子晶體登場


奈米電子週報

羽毛光子晶體登場 2008/11/06
孔雀羽毛中的微小光學空腔可將白光轉換成藍、綠、紅、黃等顏色,造就了孔雀的鮮豔外觀,可說是大自然在光子晶體(photonic crystal)領域最令人驚豔的作品之一,但要能成為未來光電子元件的建構單元,還需要科學家的巧思加以改造,上海交通大學的Huilan Su等人正致力於開發這項能力。 Su表示,人造的光子晶體結構成本高,圖案的選擇也有限,因此他們轉而採用天然光子晶體。研究人員將氧化鋅(ZnO)奈米微粒嵌進孔雀羽毛中,希望能製造出價格在合理範圍內的可調式光致發光(photoluminescent)元件。 當奈米級的氧化鋅被波長360 nm的紫外光激發後,通常會發出兩種波長的光─波長約420 nm的紫光和中心波長550 nm的冷綠光。這兩種發光波長與孔雀羽毛的光學特性相當匹配,但困難之處在於如何讓氧化鋅材料滲透進入孔雀羽毛中。 為了解決這個問題,交大團隊決定把孔雀羽毛的部份浸泡於一系列的化學藥品中,直接定址(in situ)成長ZnO微粒,他們認為孔雀羽毛的內外角質層可提供形成氧化鋅的適當場所。掃描式電子顯微鏡照片顯示,羽毛上確實覆蓋了直徑8.5至13.5 nm的微粒。這種ZnO-羽毛複合材料在360 nm的紫外光激發下,會發出波長範圍在500到650 nm的光,相對的,未經處理的羽毛發光峰值在400到450 nm之間,而氧化鋅的波長則在420及550 nm附近。 Su表示,大自然的奧秘啟發了以多層次結構發展奈米功能性材料的靈感,目前該研究小組正在測試其他如蛋殼膜、蠶絲纖維、蝶翼等自然生物材料,是否能應用在光觸媒、氣體感測器、可延展陶瓷和半導體科技上。詳見Nanotechnology 19, 365602 (2008)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/36244譯者:劉丞彬(逢甲大學光電學系)

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