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有机纳米光子学旨在构建基于有机纳米结构的微型化光子信息处理和存储器件。由于有机材料优异的光电性能和结构可调性,基于有机微结构的激光、波导和逻辑电路等光子器件具有广阔的发展前景。光子学被认为是一种优越的高密度信息处理方法,因为光的光强、偏振特性、相位信息都可以作为信息载体使用。然而,关于光的偏振信息在有机材料光波导过程中以及耦合输出时的变化,迄今为止还未被研究或实现。 近日,中科院化学所钟羽武研究员团队提出了偏振光子的三种波导耦合输出模式,即选择性(selective)、各向异性(anisotropic)和同一性(consistent)多通道偏振光子耦合输出,并成功在一系列二维片状分子晶体中进行了验证和实施。
研究人员通过线型吡啶基共轭有机分子与高氯酸的原位{attr}3187{/attr}制备了一系列具有均匀规整二维形貌的片状分子晶体1(HClO4) – 5(HClO4)。通过改变分子的共轭程度以及调控分子堆积模式,实现了晶体的高效全色线偏振发光(LPL),发光量子效率为10% - 35%,偏振度(degree of polarization)为0.62 – 0.85。 进一步地,通过激光激发该类晶体的晶面中心,研究人员探究了各类晶体激发位点(EX)的源发射和各条边的波导输出光的偏振信息变化。晶体2(HClO4)表现出选择性偏振光子输出模式,只在其棱形晶体的两条边缘进行耦合输出,并且其偏振发向和偏振度与源发射相比发生了显著变化。六边形晶体4(HClO4)表现出各向异性输出模式,六条边输出的偏振光子具有明显不同的偏振方向和偏振度。此外,红色发光晶体5(HClO4)表现出同一性偏振光子输出模式,即每个波导通道输出的偏振光子具有相同的偏振信息。研究表明,晶体的形貌和尺寸以及相应分子在晶体中的排列模式和光学跃迁偶极矩的取向差异,对这些晶体的偏振光子耦合输出模式有重要影响。 该工作通过吡啶官能化的线性共轭分子与高氯酸的原位反应制备了高效线偏振发光有机分子晶体,并基于分子堆积和偶极取向排列的改变,实现了不同模式的多通道偏振光子耦合输出,证明了有机微纳材料在偏振光子操控及信息处理方面的巨大潜力。 论文信息 Selective, Anisotropic, or Consistent Polarized-Photon Out-Coupling of 2D Organic Microcrystals Zhong-Qiu Li, Dian-Xue Ma, Fa-Feng Xu, Ti-Xiong Dan, Zhong-Liang Gong, Jiang-Yang Shao, Yong Sheng Zhao, Jiannian Yao, Yu-Wu Zhong Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202205033

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