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    納米光子學(xué)主要研究如何在微納米尺度上對光子運(yùn)動進(jìn)行操縱、調(diào)節(jié)和控制，在未來信號傳播和信息處理方面具有廣泛的應(yīng)用前景。中國科學(xué)院化學(xué)研究所光化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員近年來對低維有機(jī)材料光子學(xué)方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。在前期對一維有機(jī)光波導(dǎo)材料的研究中（Adv. Mater., 2008, 20, 1661-1665; Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 7301-7305）發(fā)現(xiàn)了有機(jī)材料中的Frenkel 激子與光子的強(qiáng)耦合作用所形成的激子極化激元（Exciton Polariton, EP）在有機(jī)光子學(xué)中的作用機(jī)制，從而利用三重態(tài)敏化，通過EP傳播過程中的雙向能量轉(zhuǎn)移作用，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定白光輸出的光波導(dǎo)器件（Adv. Mater., 2011, 23, 1380-1384），進(jìn)一步利用有機(jī)晶體材料中的激子極化激元的超高折射率實(shí)現(xiàn)了雙光子泵浦有機(jī)納米線激光器（J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 7276-7279）。相關(guān)工作證實(shí)了有機(jī)低維材料在納米光子學(xué)中的巨大潛力，為實(shí)現(xiàn)基于低維有機(jī)材料的光子學(xué)功能元件奠定了基礎(chǔ)。

    最近，在國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院和化學(xué)所的支持下，科研人員與美國西北大學(xué)的Huang Jiaxing教授合作，在前期工作的基礎(chǔ)上，從有機(jī)納米線異質(zhì)結(jié)的可控制備入手，利用有機(jī)小分子特定的組裝與生長特性，通過液相和氣相兩步法，實(shí)現(xiàn)了客體分子DAAQ在主體分子Alq₃的一維主干結(jié)構(gòu)上的可控外延生長，從而得到了一維有機(jī)分枝型異質(zhì)結(jié)構(gòu)。將有機(jī)異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）和光波導(dǎo)性質(zhì)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了信號可調(diào)制的納米光子路由器。這些研究結(jié)果為深入研究有機(jī)功能分子體系的組裝行為，控制合成功能化有機(jī)復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)，研究復(fù)雜結(jié)構(gòu)中光子學(xué)的內(nèi)在機(jī)制，以及探索光子通訊與運(yùn)算中需要的各類元器件提供了重要的借鑒。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于近期的《美國化學(xué)會志》上（J. Am. Chem. Soc.,2012,134, 2880-2883），工作發(fā)表以后被英國皇家化學(xué)會Chemistry World以“Branched organic nanowire heterojunctions”為題作了新聞報(bào)導(dǎo)。

圖1 低維有機(jī)納米光子路由器，可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)激發(fā)，多通道不同的光信號輸出

圖2 不同偏振輸入對有機(jī)納米光子路由器各個終端輸出信號的調(diào)制作用