浙大科學(xué)家用冰制作出“冰光纖”

  ICC訊 炎炎暑熱中，浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院童利民教授團隊及其合作者完成了一項“涼”意十足的研究——他們把冰變得纖細柔軟，并制成了光纖。相關(guān)論文已在最新一期《科學(xué)》雜志發(fā)表。

  零下150攝氏度的低溫環(huán)境中，一根比頭發(fā)絲還要纖細的冰單晶微納光纖展現出神奇的性質(zhì)：不再像普通的冰塊那樣堅硬易碎，而是具有彈性、可以靈活彎曲，這就讓它有了光纖般傳輸和操控光的能力。

  目前，常規的玻璃光纖是由氧化硅即石英砂制成的，被“光纖之父”高錕先生稱(chēng)為“古沙傳捷音”。童利民說(shuō)，冰微納光纖的出現表明，比古沙更普遍的冰也能“傳捷音”。

  “讓冰能夠彎曲，關(guān)鍵在于完美地實(shí)現冰單晶的結構?！蓖窠榻B，研究團隊改進(jìn)了已有的電場(chǎng)誘導冰晶制備方法，自行搭建生長(cháng)裝置，成功生長(cháng)了直徑從800納米到10微米的高質(zhì)量冰單晶微納光纖。借助冷凍電鏡，能清晰地觀(guān)察到這些冰單晶具有很好的直徑均勻性和表面光滑度，由此展現出全新的物理性質(zhì)。

  低溫環(huán)境中，研究人員測得冰微納光纖的彈性應變值為10.9%，遠高于通常情況下冰0.3%的彈性應變值。這個(gè)數值越高，表明材料越有彈性、越容易自由彎曲。童利民認為，冰微納光纖的彈性應變值已經(jīng)接近冰的理論彈性極限。這是對冰物理認識的重大進(jìn)步，將啟發(fā)人們用冰作為材料制備更多微納尺度的復雜功能結構。

  專(zhuān)家表示，冰微納光纖有著(zhù)獨特的應用前景，有望在許多低溫環(huán)境下開(kāi)展的科學(xué)研究中一展身手。如冰微納光纖具有實(shí)現超低損耗光傳輸的潛能，在低溫波導、量子光學(xué)等研究領(lǐng)域可望有用武之地。相比玻璃光纖，冰微納光纖對生物友好，特別適合用來(lái)制備生物傳感器。地外天體往往溫度極低，在未來(lái)的宇宙探測中，也蘊藏著(zhù)冰微納光纖的全新應用可能。