Nanodefnyddiau 2D mewn Cais Maes Diogelu Laser

Er mwyn sicrhau amddiffyniad ar yr un pryd rhag tonnau curiad a thon barhaus (CW) neu led-CWDiogelu Laserau, mae ymdrech ymchwil sylweddol wedi'i neilltuo i'r deunyddiau a'r prosesau cyfyngu optegol (OL) diweddaraf mewn ymgais i gyflawni rhai mesurau amddiffyn rhag trawstiau laser o'r fath yn y degawdau diwethaf. Mae nanoddeunyddiau dau ddimensiwn (2D) gyda llawer o briodweddau unigryw, gan gynnwys graphene, deuchalcogenides metel trosiannol, ffosfforws du ac eraill, wedi ennyn diddordeb ymchwil helaeth llawer o ymchwilwyr. Yn y papur adolygu hwn, rydym yn disgrifio'n systematig y mecanweithiau OL a'r cyflawniadau diweddar yn y nano-ddeunyddiau 2D a'u deilliadau organig/polymerig ar gyfer amddiffyn laser. Mewn ymdrech i gynnal y fantais o nanomaterials 2D, gall un nid yn unig gyflwyno'r moleciwlau swyddogaethol neu bolymerau i ymdoddi â nhw i ffurfio system ddeunydd aml-gam gymhleth, ond hefyd ymgorffori'r nano-daflenni 2D hydawdd sy'n swyddogaethol cofalent â deunyddiau organig/polymerig yn gwesteiwr polymer i ffurfio deunyddiau cyfansawdd gwesteiwr-gwestai y disgwylir iddynt wella perfformiad OL y system gyfan. Ar y cyfan, mae system nanomaterial aml-gydran gymhleth wedi'i optimeiddio yn gwella perfformiad a chymhwysedd dyfeisiau OL yn aruthrol. Yn ogystal, mae'r astudiaethau sylfaenol o briodweddau ffotoffisegol a ffotonig nanoddeunyddiau 2D a'u deilliadau mewn amrywiol westeion solet yn arwyddocaol ar gyfer addasu'r nano-ddeunyddiau ar lefel foleciwlaidd.

Yn ogystal â chael eu defnyddio'n helaeth mewn meysydd sifil, mae laserau hefyd wedi'u datblygu'n wahanol fathau o arfau laser. Gyda'u nodweddion o gyflymder uchel, streiciau dro ar ôl tro, lladd targed cywir, graddau difrod y gellir ei reoli, ymwrthedd i ymyrraeth electromagnetig, a chostau gweithredu darbodus, byddant yn chwarae rhan bwysig mewn rhyfeloedd yn y dyfodol, gwrthderfysgaeth, ac mae ganddi nodweddion strategol unigryw a phwysig. a gwerth tactegol mewn diogelwch ac achub. Mae gwledydd datblygedig y gorllewin a arweinir gan yr Unol Daleithiau, tra'n rhoi pwys mawr ar ymchwil a datblygu arfau laser uwch, hefyd yn hyrwyddo ymchwil amddiffyn laser yn egnïol, gan edrych ymlaen at yr holl lwythi optoelectroneg llwyfan milwrol / sifil gwerth uchel, Offer milwrol a phersonél ar gyfer amddiffyniad laser effeithiol. Dros y ddau ddegawd diwethaf, mae pobl wedi gwneud ymdrechion di-baid i gael deunyddiau swyddogaethol a all amddiffyn laserau yn effeithiol, megis ffwlerenau, nanotiwbiau carbon (CNTs), graphene, porffyrin, ffthalocyanin, naffthalocyanin, cyfadeiladau metel cymysg, ataliad carbon du, metel / metel Mae nanoronynnau/nanowires ocsid, nanoronynnau/nanowires lled-ddargludyddion, polymerau a'u cyfansoddion, deunyddiau cyfansawdd organig/anorganig a deunyddiau optegol aflinol eraill yn cael eu paratoi'n raddol.

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae deunyddiau swyddogaethol dau ddimensiwn (graphene, nitrid boron hecsagonol, halidau metel trawsnewidiol, nitrid carbon wedi'i graffiteiddio, ocsidau metel haenog, ac ati), polymerau dau ddimensiwn, fframweithiau metel-organig, perovskites, ffosfforws du (ffosfforws du, BP), ac ati (Ffigur 1) a'u deilliadau yn cael eu defnyddio mewn transistorau effaith maes, modulators optegol, laserau modd-cloi a Q-switsh, cyfyngu optegol, storio gwybodaeth ac ynni, Mae meysydd megis dyfeisiau amledd radio a synwyryddion cemegol wedi dangos gwerth cais posibl cynyddol bwysig. Yn 2014, ysgrifennodd chwe deg pedwar o wyddonwyr deunyddiau o bob cwr o'r byd ar y cyd y "Map Ffordd Datblygu ar gyfer Graphene a Deunyddiau Dau Ddimensiwn Eraill", a ddarparodd Mae datblygiad deunyddiau dau ddimensiwn yn y dyfodol yn pwyntio'r ffordd. Fodd bynnag, nid yw'r deunyddiau dau-ddimensiwn hyn yn hydawdd mewn unrhyw doddyddion organig, gan gyfyngu'n ddifrifol ar allu prosesu datrysiadau a chymhwyso'r deunyddiau. Gall defnyddio "impio organig neu bolymer wedi'i syntheseiddio ymlaen llaw i ( impio i ) neu "impio grwpiau organig neu gadwyni polymer yn uniongyrchol o wyneb deunyddiau dau ddimensiwn" ddylunio a pharatoi nifer fawr o ddeunyddiau organig/polymer yn seiliedig ar nanoddeunyddiau dau ddimensiwn. Deunyddiau swyddogaethol optoelectroneg moleciwlaidd.Mae'r erthygl hon yn adolygu'r cynnydd ymchwil ym maes cyfyngu optegol yn ystod y blynyddoedd diwethaf yn seiliedig ar y deunyddiau dau-ddimensiwn mwyaf cynrychioliadol a'u deilliadau organig/polymer megis graphene, BP, sylffidau metel trosiannol, a pherovskites. , sy'n bodoli eisoes materion gwyddonol allweddol a thueddiadau datblygu yn y dyfodol.

Sawl defnydd dau ddimensiwn nodweddiadol a'u sgematigau cymhwyso

O ran egwyddorion gweithio, gellir rhannu technoleg amddiffyn laser yn ddau gategori: technoleg amddiffyn laser yn seiliedig ar egwyddorion opteg llinol a thechnoleg amddiffyn laser yn seiliedig ar egwyddorion opteg aflinol (NLO). Yn ogystal, mae yna hefyd dechnoleg amddiffyn newid cyfnod a achosir yn thermol a thechnoleg amddiffyn microstrwythur mecanyddol, ac ati Yn gymharol siarad, mae gan ddeunyddiau amddiffyn laser sy'n seiliedig ar egwyddorion optegol aflinol wrthwynebiad sbectrwm eang i laserau tonfedd amrywiol, amseroedd ymateb cyflym, ac actifadu'r amddiffynnydd nid yw'n effeithio ar alluoedd canfod na phrosesu delwedd a throsglwyddo'r offeryn. , yn gallu lleihau'r dwysedd laser yn effeithiol i lefel sy'n dderbyniol i offerynnau optegol, offer milwrol a'r llygad dynol. Mae ganddo werth cymhwyso ymarferol hynod o uchel ac mae hefyd yn bwnc ymchwil allweddol yn y maes hwn yn rhyngwladol. Fel y dangosir yn Ffigur 2, y pwysicaf Mae'r mecanwaith amddiffyn laser (cyfyngu optegol, OL) yn bennaf yn cynnwys amsugno dirlawn gwrthdro cyflwr cyffrous (RSA), dau amsugno ffoton / amsugno aml-ffoton (TPA / MPA), amsugno Cludwyr am ddim (am ddim- amsugno cludwr, FCA), plygiant aflinol (NLR) a gwasgariad aflinol (NLS). Yn y rhanbarth golau gweladwy, mae ystod amddiffyn deunyddiau RSA mewn atebion a ffilmiau solet rhwng 400 -600 nm, tra bod deunyddiau TPA yn cynhyrchu effeithiau cyfyngu optegol oherwydd amsugno cyflwr cynhyrfus yn y rhanbarth 600-800 nm. Gall ardal effaith cyfyngu optegol deunyddiau NLS ymestyn i'r rhanbarth isgoch bron. Mae effeithiau RSA, FCA ac thermol yn achosi plygiant aflinol yn cynnwys effeithiau aflinol cronnol, tra bod plygiant aflinol a achosir gan MPA ac effeithiau electronau rhydd yn effeithiau aflinol ar unwaith. Mae'r cyntaf yn dibynnu ar y fflwcs ynni a adneuwyd yn y sampl, tra bod yr olaf yn dibynnu ar y laser digwyddiad yn unig. Y dwyster ar unwaith. Cynhyrchir RSA fel arfer o system foleciwlaidd lle mae trawstoriad amsugno cyflwr cynhyrfus yn fwy na chroestoriad amsugno cyflwr y ddaear. Wrth i egni'r golau digwyddiad gynyddu, mae amsugno golau gan y deunydd amsugno gwrth-dirlawn yn cynyddu ymhellach, ac mae gradd y trosglwyddiad golau yn lleihau. Mae MPA (yn enwedig TPA) ) yn effaith aflinol ar unwaith bwysig y gellir ei gweld yn hawdd mewn llawer o ddeunyddiau lled-ddargludyddion. Mae electronau yn y band falens yn amsugno ffotonau lluosog trwy gyflwr canolradd rhithwir i gyffroi'r trawsnewidiad i fand dargludiad y deunydd. Ar gyfer FCA, gall Cludwyr a gynhyrchir trwy amsugno ffoton neu effeithiau thermol yn y band dargludiad (electronau) a'r band falens (tyllau) amsugno ffotonau yn barhaus a thrawsnewid o lefelau egni isel i lefelau egni uchel. Pan fydd nifer y cludwyr rhad ac am ddim a gynhyrchir yn fawr, gall hyn Mae'r broses yn chwarae rhywfaint o rôl. Gall NLR ddod o ran wirioneddol χ(3) (aflinoledd electron Kerr), sef aflinoledd ar unwaith neu dros dro, neu gall ddod o effeithiau cynhyrchu cludwyr cronnol a achosir gan amsugno ffoton neu effeithiau thermol. O Gellir cymhwyso hunan-ffocws neu hunan-datganoli NLR i gyfyngu optegol. Mae NLS yn chwarae rhan bwysig mewn prosesau optegol yn seiliedig ar nanoddeunyddiau. Mae gwasgariad fel arfer yn cynnwys gwasgariad Rayleigh, gwasgariad Tyndall a gwasgariad Raman. Pan fo maint y gronynnau yn llai na Neu pan fydd yn llawer llai na thonfedd y golau digwyddiad (llai nag un rhan o ddeg o'r donfedd), mae dwyster y golau gwasgaredig ym mhob cyfeiriad yn wahanol, sy'n gymesur wrthdro â'r pedwerydd pŵer tonfedd y golau digwyddiad. Gelwir y ffenomen hon yn Rayleigh scattering. Ar yr adeg hon, gellir defnyddio theori gwasgariad Rayleigh ar gyfer dadansoddi. Fodd bynnag, pan fo maint y ganolfan wasgaru yn hafal i neu'n fwy na thonfedd y golau digwyddiad, mae'r dwyster gwasgaru yn gymesur â sgwâr yr amledd, ac mae'r gwasgariad yn fwy i gyfeiriad ymlaen y golau nag yn y cefn cyfeiriad. Cryf, mae'r cyfeiriadedd yn gymharol amlwg, a gellir defnyddio theori gwasgaru Mie i'w dadansoddi ar hyn o bryd. Fel MPA, nid yw NLS yn sensitif i ystod tonfedd cyseiniant cul y golau digwyddiad, felly gall gyfrannu at yr ymateb cyfyngu optegol band eang. Mae wedi'i gynnig yn y llenyddiaeth Mae yna lawer o ffyrdd i gymell canolfannau gwasgaru. Gall y ganolfan wasgaru hon ddod o gynhyrchu swigod toddyddion neu o'r diffyg parhad mynegai plygiannol a achosir gan y plasma a ffurfiwyd ar wyneb y nanomaterial ac effaith thermol y toddydd o amgylch y nanoronynnau. O safbwynt cymhwysiad ymarferol, mae'n ddelfrydol dylunio deunyddiau optegol aflinol gyda mecanweithiau cyfyngu optegol lluosog (megis amsugno gwrth-dirlawnder, dau ffoton, gwasgaru golau, ac ati) i sicrhau amddiffyniad laser sbectrwm eang, ond mae'n eithaf heriol.

Mecanweithiau cyfyngu optegol: (a) Gwasgariad aflinol; ( b ) amsugno aml-ffoton;

( c ) amsugniad dirlawn gwrthdro; ( ch ) amsugno rhydd-gludwr

Gwybodaeth Cyswllt:

Os oes gennych unrhyw syniadau, mae croeso i chi siarad â ni. Ni waeth ble mae ein cwsmeriaid a beth yw ein gofynion, byddwn yn dilyn ein nod i ddarparu ein cwsmeriaid gyda safon uchel, prisiau isel, a'r gwasanaeth gorau.