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热烈祝贺我院赵波博士合作研究成果在《Light:science & application》上发表

4月26日,我院电子信息与物理系赵波博士以第二作者身份在国际光学领域权威期刊《Light: Science & Applications》(Nature子刊)上以研究论文(Article)形式正式合作发表了题为《High-speed femtosecond laser plasmonic lithography and reduction of graphene oxide for anisotropic photoresponse》的论文。这是我院教师首次在《Light: Science & Applications》(《光:科学与应用》杂志)发表论文。该科研成果是我院科学研究取得的又一重大突破,标志着我院在国际光学领域顶级学术期刊拥有了一席之地 。

该研究成果提供了一种新型的微纳加工方式——飞秒激光等离子体光刻技术(FPL)。利用均匀化的飞秒激光大视场照射,通过激发横电模式的表面等离子体波(TE-SPP),在硅基氧化石墨烯(GO)薄膜表面实现了高质量亚波长周期结构(周期约680纳米,宽度约400纳米)(rGO-LIPSS)的大面积快速制备。表面结构化的氧化还原石墨烯(rGO)不仅保留了石墨烯材料所具有的宽光谱吸收(400-2000 nm)和优异的导电性等特点,也表现出了因周期结构所导致的光学吸收增强(> 20%)、光热辐射增强(> 10°C)以及平面内光学各向异性(各向异性率约0.46,可以与天然的各向异性材料相比拟)等特点。基于结构化氧化还原石墨烯(rGO)的光电响应器件也表现出了稳定的增强光电响应(mA/W量级),响应度要明显高于典型石墨烯光电器件。

赵波博士在该研究成果中的主要贡献为理论阐明rGO-LIPSS的产生机理。氧化石墨烯(GO)薄膜在飞秒激光照射下,其表面的含氧官能团消失使得材料被还原,导致氧化石墨烯(GO)薄膜介电常数出现自表面向内部的梯度分布,从而支持材料表面TE-SPP的产生。从波动光学的角度对激光作用过程进行了深入分析,并利于FDTD算法对入射光波与TE-SPP激发的耦合过程进行了模拟分析。理论研究结果使得人们对飞秒激光与物质相互作用的动力学过程进一步清晰的认识,为FPL相关技术的进一步发展奠定了基础。

据悉,《Light: Science & Applications》(Nature子刊)杂志是目前国际光学领域权威期刊。该期刊致力于推动全球范围内的光学研究,刊载光学领域基础、应用基础以及工程技术研究及应用方面的高水平的最新研究成果。此次合作成果,我院为第二单位,第一单位是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,第三单位为美国罗彻斯特大学。

图1.基于FPL技术的GO表面微纳结构形成物理过程的理论分析

赵波博士论文的发表是我院科研工作取得的重大成果,是学院坚定不移地实施“人才强校”战略的成果,是学校重视科研平台建设的成果,是电子信息与物理系近年来大力推进科研工作,狠抓人才队伍建设的重大成果。文章的发表极大地激发了广大教师投身科研工作的积极性,为提升学院整体科研水平注入了强大的精神动力。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41377-020-0311-2

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