激光技术帮助研究人员“解压”二维材料

哥伦比亚工程学院的研究人员在《科学进展》杂志上发表了一篇新论文，他们利用市售台式激光器在层状二维材料——氮化硼（hBN）样品中创建了微小而具有原子尖锐边缘的纳米结构或纳米图案。

这项新的纳米图案技术是在高能物理学家亚历山大·盖塔（Alexander Gaeta）教授的实验室开发的，是一种利用光修改材料的简单方式，不需要昂贵和资源密集型的洁净室。

研究团队利用所谓的“光驱动”技术，通过调整激光至特定频率来增强材料的振动。他们首次在去年11月的《自然通讯》发表的研究中进行了演示，现在他们在新发表的研究中将hBN推到了更加强烈的振动状态，但与其损坏基本晶格结构，激光却将晶格干净地分离开来。据陈表示，这个效果在显微镜下可见，看起来就像拉链一样解开。

为了探索他们可以在纳米图案样品中做些什么，工程团队与物理学家迪米特里·巴索夫（Dmitri Basov）的实验室合作，后者专门研究在不同的二维材料中创建和控制纳米光学效应，包括在hBN中创建声子极化子。这些振动的准粒子可以帮助科学家在传统显微镜的衍射限制之外“看到”并检测出引起量子现象的材料特征。

这项新技术可以制作许多可定制的纳米图案。除了双线腔，它还可以创建任意数量的平行线。如果这样的阵列可以按需产生以及具有任何所需的间距，它可能会极大地改善声子极化子的成像能力，并且将是一个巨大的成就。

尽管如此，陈仍然看到了很多改进的空间。因为hBN是一系列重复的六边形，目前该技术只能产生直线或呈60°或120°角的斜线，虽然陈认为将它们组合成三角形应该是可能的。当前，断裂只能发生在平面上；如果他们能确定如何瞄准垂直振动，他们可能会将体积晶体切割成不同的三维形状。他们的中红外激光器装置适合修改hBN，不同的激光器将需要用于修改具有不同共振的材料。

总之，陈对团队的概念以及未来可能做的事情感到兴奋。她是盖塔实验室超快激光子小组的成员，在实验室外的时间里，陈在攀岩运动方面也遇到了类似的问题。在攀岩运动中，潜在的攀爬路线被称为难题，没有解决方法是正确的。最好的解决方案不能靠蛮力，“你必须想出一个计划，否则你将不会成功”，她继续说道：“无论是在找出如何利用岩石的宏观特征还是微观晶体中的特征，都是一样的。”