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最近德國馬爾堡菲利普大學的Stefanie Dehnen和Sangam Chatterjee等人發明了一種新材料，可以將紅外線激光轉換為可見光。這種轉換可能聽起來并不新鮮，不少科學家都曾做過類似的工作，不過Dehnen和Chatterjee團隊的工作既然能夠發表在《Science》上，就一定有其獨特之處——他們的材料所發出的可見光是直線光束，方向與入射激光保持一致。而之前報道的材料，基本都是向隨機方向散射光線。甚至可以這樣說，這種材料只是改變了紅外激光的波長但沒有改變其方向，射出的是“類似激光”的可見光（A highly efficient directional molecular white-light emitter driven by a continuous-wave laser diode. Science, 2016, 352, 1301-1304, DOI: 10.1126/science.aaf6138）。

 

　　圖來源：Nils W. Rosemann/Science

　　
研究人員精心設計的這種無定形材料外觀看起來并不起眼，是一堆白色的粉末（下圖B），結構的核心是錫原子和硫原子的類金剛石結構，并連接著有機配體（下圖A）。這種材料與高分子混合后可以在例如玻璃的載體上形成透明的膜。用廉價、低功率的連續波紅外激光二極管產生的紅外激光（波長800 nm）照射這種材料時，其獨特結構將通過非線性相互作用使光束波長發生改變，出射光束變為可見光，可以高效率地得到高度定向的暖白色可見光束，看上去很類似鹵鎢燈（色溫2900 Kelvin）（下圖C）。而且，所得到的可見光可以通過微調入射的紅外激光進行調整。

 

除了獨特的可見光轉換性能，這種材料具有非揮發性、空氣穩定性和熱穩定性（在300 ℃的高溫下也能保持穩定）。另外，該團隊研發的這種材料成本低廉、容易制備、易于大規模生產。

　　
由于紅外激光二極管的生產工藝已經相當成熟，成本也很低廉，這種材料容易催生出新型的特殊光源，運用于需要高度控制光線方向的設備中，例如顯微鏡和投影設備中。