Borkvanteprikker, der overgår grafen med fremragende termiske egenskaber

I en ny publikation fra Opto-elektroniske fremskridt , forskere ledet af professor Han Zhang fra Shenzhen University, Shenzhen, Kina, overvej, om borkvantumpunkter overgår grafen i termiske egenskaber.

Opdagelsen af ​​grafen i 2004 åbnede døren for mulighederne for todimensionale materialer. Forskellige todimensionelle materialer er blevet rapporteret siden, (sort fosfor, overgangsmetalsulfider, topologiske isolatorer, MXene, osv.), men grafen er stadig bredt undersøgt på grund af dets fremragende optoelektroniske egenskaber. Termisk ledningsevne for rent enkeltlags grafen med få defekter er så højt som 5300 W/mK, som er det mest potentielle termiske materiale, man kender. Da materialernes egenskaber er tæt forbundet med deres atomstruktur, kan det blive spurgt, om der er nye materialer med termiske egenskaber, der overstiger grafens? Nogle forskere har brugt funktionen ikke-ligevægt Greens og metoden med de første principper til at bevise, at borofens varmeledningsevne kan overgå grafen, hvilket betyder, at bor har et stort potentiale for termiske anvendelser. På grund af vanskeligheden ved at fremstille borofen, der har ikke været relevante eksperimentelle rapporter om de termiske egenskaber til dato. I denne aktuelle artikel, Professor Han Zhangs forskningsgruppe beskriver forberedelsen af ​​borkvantumpunkter, og indirekte påvist de termiske egenskaber af bormaterialer ved at kombinere termo-optiske kontakter. Resultaterne er blevet anvendt med succes på alle optiske modulatorer og laserteknik. Forfatternes eksperimenter viser, at bormaterialer er lovende til fototermisk omdannelse, og de termisk ledende applikationer overstiger grafens. Yderligere undersøgelser af borofens termiske egenskaber er planlagt af forskergruppen.

Professor Han Zhangs forskningsgruppe foreslår udarbejdelse af bor-kvantemærket materiale ved hjælp af flydende fase-eksfolieringsmetoden. Højopløselig elektronmikroskopi og atomkraftmikroskopi blev brugt til at bevise den vellykkede forberedelse af borkvantumpunkter. Termografien blev brugt til at registrere og analysere de fototermiske omdannelsesegenskaber og stabiliteten af ​​borkvantumpunkterne. Eksperimentelle resultater viser, at borkvantumpunkter har fremragende termisk stabilitet (figur 1a). Responstiden for den heloptiske modulator baseret på den termo-optiske effekt er tæt forbundet med varmegenerering og termisk diffusion. Forfatterne brugte denne metode til indirekte at sammenligne de fototermiske egenskaber ved bormaterialet med grafen og realiserede med succes den helt optiske fase- og intensitetsmodulator. Stige- og faldtiderne for den heloptiske modulator baseret på grafen er 9,1 ms og 3,2 ms, henholdsvis. I forsøget beskrevet af dette papir, stignings- og faldtiderne for den heltoptiske modulator baseret på borkvantumpunkter er henholdsvis 1,1 ms og 1,3 ms (figur 1b). Dette beviser, at de termiske egenskaber af borkvantumpunkter er bedre end grafens, med flere undersøgelser påkrævet for at undersøge nærmere. Ved at anvende den konstruerede heloptiske modulator på laserresonatoren, den optisk kontrollerede Q-switchede laseroperation realiseres. Sammenlignet med anvendelsen af ​​akustisk-optisk modulator og elektro-optisk modulator i laserfeltet, dette værk viser fremragende monokromatik (0,04 nm) og kontrollerbar frekvens, som har potentielle anvendelser inden for ikke-lineær frekvenskonvertering og alle optiske kommunikationsfelter.