新技术

◆稀土掺杂光集成电路材料有望使通信设备小型化

现代通信系统通常利用光导纤维在设备内部或者设备之间传递信号。这些设备中的集成光路将多种功能结合进单个电路中。不过，信号传递需要长的光导纤维，从而使设备很难小型化。为解决这一问题，科学家开始测试平面型波导，而非长的光导纤维。

在美国物理学会（AIP）出版集团所属《应用物理学杂志》上，英国利兹大学科研人员报告了针对一种玻璃的激光辅助研究。该研究展示了其作为一种宽带平面波导放大器材料的前景。这种材料通过将一类由锌、钠、碲制成的玻璃和稀土元素铒掺杂在一起获得。掺杂了铒的波导放大器本身已经受到关注，因为铒的电子跃迁发生在通信技术的标准波长1.5微米上。

平面型波导引导光线沿着单一几何平面传播。研究人员采用了一种被称为超快激光等离子体掺杂的技术。该技术利用超快激光器将铒离子作为薄膜融入二氧化硅衬底。研究人员将高强度激光器瞄准掺杂了铒的玻璃表面。这会炸出一个微小的坑，并且产生由喷射材料羽流形成的薄膜。

薄膜形成过程产生的测量结果聚焦这种玻璃的消融阈值。这个量描述了利用强激光辐照将原子或分子分离所需的最小能量。研究人员确定了这个系统的消融阈值如何受到激光束半径、激光脉冲数量以及铒离子掺杂剂浓度的影响。

他们发现，消融阈值并不取决于制造设备所需的铒离子的低掺杂浓度。论文作者Thomas Mann表示，尽管该研究完全关注的是将铒离子作为掺杂剂，但“相关结果可适用于经过超快激光器处理的其他介质材料”。

研究人员还分析了在玻璃中爆炸形成的小坑形状和特征。理解制造过程中产生的小坑的形态学，对于控制诸如有孔性、表面积以及材料散射或者吸收光线的能力等属性非常重要。

(中国科学报)

◆激光调控金属间电子转移及配合物功能取得系列进展

光应答分子材料可以在不同波长的光照射下在两个或多个状态之间可逆切换，导致材料颜色、形状、磁性、导电性等物理化学性质变化，从而在分子开关、传感及高密度存储器件等领域具有广阔的应用前景，近年来受到能源、催化、多功能材料等领域研究者们的广泛关注。然而，目前光响应材料特别是有机分子材料往往涉及分子结构层次上的化学键改变或基团转动，受限于空间位阻，通常只能在溶液中进行高效的转换，如何在固态实现各种功能的快速可逆控制是发展固态光响应分子器件中面临的重要挑战。光致金属离子的电子迁移或者重排可以在电子结构层次调控材料性能，并在固态进行高效可逆的转变，为实现固态分子开关材料多功能调控提供了途径。

精细化工国家重点实验室刘涛教授课题组深入思考光诱导电子迁移重排与材料多功能耦合之间的关系，提出利用电子迁移与重排引起的自旋、电荷、键长以及吸收光谱的变化控制磁性(Jiang Wen-Jing and Liu Tao, et al.Chem. Sci. 2018, 9, 617；Jiao Cheng-Qi and Liu Tao, et al. National Science Review 2018, DOI∶ 10.1093/nsr/nwy033)、电性(Hu Ji-Xiang and Liu Tao, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 7663)、热膨胀(Hu Ji-Xiang and Liu Tao, et al.Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13052)和光学性质(Wang Jun-Li and Liu Tao, et al. Chem. Sci. 2018, 9, 2892)等。目前已成功利用激光实现了对磁偶极矢量、电偶极矢量、膨胀行为、和荧光发射行为的可逆操纵，为进一步实现光调控分子稳态材料多功能化和器件化提供了基础。磁性双稳态材料对于计算机二进制中的0和1，是目前信息存储的主要载体。利用外界刺激实现磁性双稳态的切换，是实现信息读写的关键。

近日，精细化工国家重点实验室刘涛教授课题组的青年教师孟银杉考虑匹配稀土元素的电子结构特性，设计构筑了一例稀土磁性双稳态分子(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 4673)。其可以在分子尺度保持磁化状态，并能利用外界磁场控制磁偶极取向，实现磁性双稳态间的切换。同时，利用带正电荷的FeII自旋转变基元与带负电荷的建筑单元连接构筑一维链，通过激光诱导自旋电子重排与电荷重新分布调控材料的电子结构，实现了磁性和介电功能对外界刺激的协同响应(Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, DOI∶10.1002/anie.201802774)，为利用电性测量跟踪磁性状态提供了方法。刘涛教授课题组郑慧博士和青年教师孟银杉为本文共同第一作者。

基于课题组近年来的研究成果，刘涛教授受国际知名化学期刊Angewandte Chemie International Edition邀请撰写minireview(Meng Yin-Shan and Liu Tao, et al. Angew. Chem. Int.Ed. 2018, 57, DOI∶10.1002/anie.201804557)， 阐释利用光调控分子材料电子结构以及多功能耦合方面的思考与进展，青年教师孟银杉为本文第一作者。

(大连理工大学)