安徽大学发现新的光波导材料 成果在《科学》期刊发表

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中新网安徽新闻8月2日电(记者 张俊)近日，安徽大学先进材料原子工程研究中心科研团队发现了金属纳米团簇中的光波导行为，这是在金属纳米团簇材料中发现的重要光传播新现象，填补了纳米团簇光子性质研究的空白，丰富了有源光波导和偏振发光材料的研究，有非常重要的潜在应用价值，相关成果发表在国际顶级期刊《科学》上。

研究团队发现配体保护的两种金属团簇材料具有优异的光波导性能，研制的两种金属团簇的晶体排列和分子取向导致了其极高的极化比，光损耗系数低于大多数无机、有机和杂化材料，为有源波导和极化材料家族提供了新成员。这在未来信息储存、集成光学等领域具有潜在应用前景。

光波导具有抗干扰能力强、保真度高等特点，其广泛应用于光电调制器、光子耦合器、光子电路等领域。在有源光波导系统中可以利用分子偶极矩取向影响光子传输方向形成偏振光波导。目前，多种光子纳米结构被开发用作光波导材料，但它们仍然存在着光学损耗高和制造工艺复杂等问题。而配体保护的金属纳米团簇具有原子精确的结构、良好的光学性质和较大的斯托克斯位移，这些特点使其非常适合用于光电器件，并且团簇的光学性质可以通过金属掺杂、配体调控、价态调整等手段进行调控。因此，金属纳米团簇非常适合用作光波导材料并探索其结构与性质之间的联系。

安徽大学研究人员设计并合成了具有橙色和红色发光的Pt1Ag18和AuxAg19-x纳米团簇，两种纳米团簇的晶体都表现出优异的光波导性能，它们的光损耗系数低于大多数有机、无机以及杂化材料。并且，这种光波导性质在金属纳米团簇中具有一定的普适性，研究团队在AuCu14、Au4Cu6、Pt1Ag37等纳米团簇中都发现了这种现象。由于纳米团簇间的多种弱相互作用，纳米团簇晶体表现出一定程度的柔韧性，弯曲和分支状态的晶体仍然具有明显的光波导行为。由于Pt1Ag18和AuxAg19-x纳米团簇的晶体结构和堆积方式的差异，它们在光波导过程中表现出了不同的偏振发光。Pt1Ag18和AuxAg19-x表现出聚集诱导发射增强的性质，这使得它们的晶体能表现出更强的光致发光。

光波导材料是光学器件和光学系统中的关键组成部分，在光通信、光学传感和光学计算等领域发挥着重要的作用。金属纳米团簇光波导行为的发现为开发配体保护的金属纳米团簇作为活性光波导材料提供了理论基础和应用前景，为构建基于团簇的小型化集成纳米光子器件提供了支持。

据了解，安徽大学陈爽副教授和朱满洲教授为共同通讯作者，2020级硕士研究生王晓健、殷兵、姜丽蓉为共同第一作者，中国科学技术大学邹刚教授、硕士研究生杨翠以及安徽大学硕士研究生刘颖为论文的合作者。

“双一流”建设以来，安徽大学坚持“调结构、转功能、增体量、提质量”的发展新理念，着力搭平台、建队伍，强创新、做服务，在材料科学与工程世界一流学科建设中高水平科研成果取得系列重大突破，学校自然指数排名攀升到第48位，材料学科ESI排名上升到前2.963‰，学校学科建设发展态势良好，学术影响力不断提升。

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