近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院光學(xué)與光學(xué)工程系光電子科學(xué)與技術(shù)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室明海、王沛教授領(lǐng)導(dǎo)的微納光學(xué)與技術(shù)研究組成員張斗國副教授與能源化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院高分子科學(xué)與工程系鄒綱教授、美國馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院Center for Fluorescence Spectroscopy的J.R.Lakowicz教授、西南科技大學(xué)理學(xué)院陳俊學(xué)博士合作，提出了一種新型光學(xué)模式：存在于多層介質(zhì)薄膜與納米光纖復(fù)合結(jié)構(gòu)中的一維布洛赫表面波（BSW-1D），利用該模式成功解決了極細(xì)聚合物納米光纖在常規(guī)襯底上無法傳輸光信號的技術(shù)難題。該研究成果以“Bloch surface waves confined in one dimensionwith a single polymeric nanofibre” 為題，于2月3日在線發(fā)表在Nat. Commun. 8, 14330 doi: 10.1038/ncomms14330(2017)。博士生王茹雪和夏宏燕為共同第一作者，張斗國和鄒綱為共同通訊作者。
眾所周知，微米尺度光纖的巨大成就造就了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的高度發(fā)達(dá)和世界的迅速“變小”。因此，微光纖基礎(chǔ)理論獲得了2009年諾貝爾物理學(xué)獎。如今，納米尺度的光纖成為國際前沿研究熱點(diǎn)。聚合物納米光纖由于具有良好的機(jī)械性能，尤其是其彈性和柔韌性很好，而且可以通過化學(xué)設(shè)計(jì)改變其材料的特性，是構(gòu)筑超緊湊光子學(xué)器件和微型化集成光子回路的首選之一。但是其材質(zhì)柔性、長徑比巨大，必須放在襯底上，如常用的玻璃或硅片，才能真正實(shí)用化，發(fā)展新型納米光波導(dǎo)傳感器件等。但當(dāng)納米光纖半徑很小，例如小于125nm時(shí)，放置玻璃上的納米光纖將無法傳輸光信號。
為了解決這個(gè)問題，課題組利用結(jié)構(gòu)參數(shù)精心設(shè)計(jì)的多層介質(zhì)薄膜來支撐聚合物納米光纖，借助多層薄膜的光子帶隙來阻止納米光纖中光信號的泄漏。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在該多層介質(zhì)薄膜上，極細(xì)納米光纖完全可以傳輸光信號，該傳輸模式即為新發(fā)現(xiàn)的一維布洛赫表面波，BSW-1D模式。
該工作得到了審稿人的高度評價(jià)，指出這是一篇出色的論文，展示了大量令人印象深刻的工作；這項(xiàng)工作很重要，因?yàn)樗m用于各種聚合物納米光纖，而這些光纖具有很好的生物兼容性、可摻雜各種熒光基團(tuán)，由此可以產(chǎn)生各種新型的納米光子學(xué)器件。
該工作得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委、能源化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、安徽省杰出青年基金等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持。相關(guān)樣品制作工藝得到了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微納研究與制造中心的儀器與技術(shù)支持。
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