荷葉沾水珠而不濕,日本科學家借助這一“荷葉效應”,利用簡單的方法,制造出了一種新型離子液滴,這種微滴可用作靈活、持久而可調諧的激光器。與現有不能在大氣中工作的“液滴激光器”不同,最新進展有望使激光器在日常環境中使用,從而催生出更便宜的光纖通信設備。相關研究刊發于最近的《激光與光子學評論》雜志。
荷葉具有顯著的自潔特性,在荷葉表面,水滴不會變平,而是會形成近乎完美的球體并滾落,帶走灰塵。這種“荷葉效應”由葉片內的微小突起造成。
在最新研究中,筑波大學科學家利用人工“荷葉效應”,創造出了可以像激光一樣工作的液滴,而且,這種液滴激光器可在長達一個月的時間里保持穩定,而目前的“液滴激光器”不能在開放環境條件下使用,只能將其封閉在容器內,否則它們會蒸發。
在新研究中,科學家將名為“1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽”(EMIBF4)的離子液體與一種染料混合,使其成為激光介質。之所以選擇這種液體,是因為它蒸發得非常緩慢,并且具有相對較大的表面張力。然后研究團隊在石英襯底上涂上微小的氟化二氧化硅納米顆粒,使其表面排斥液體。當EMIBF4沉積其上時,液滴幾乎能完美地保持球形,持續時間長達30天。
研究人員表示,數學計算顯示,即使暴露在氣流中,這種新液滴的理想形態和光學性質也會保持不變。據目前所知,這是第一個可通過氣流調諧的液體激光振蕩器。
此外,研究人員利用3D打印方法,打印出了這種液滴激光器,且打印出來的液滴陣列無需進一步處理即可工作。
研究團隊指出,這種產品具有高度的可擴展性和易用性,很容易用于制造廉價的傳感器或光通信設備,有望催生更靈敏的氣流探測器或更便宜的光纖通信設備。