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MIT 的機(jī)械工程學(xué)博士 James Penn 最近在 Kickstarter 上推出了一個(gè)有趣的項(xiàng)目：一款壁掛式的繪畫機(jī)器人 Utensil，它可以使用織物記號(hào)筆、尖銳物或其他繪圖工具制作多種多樣的藝術(shù)作品或設(shè)計(jì)。

Utensil 是一部占用面積 56 平方厘米的機(jī)器人，它采用了一種獨(dú)特的線纜驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)具備閉環(huán)反饋控制能力，可以大面積規(guī)模作畫而不犧牲性能。

這臺(tái)機(jī)器人的一大特色是在T恤上繪制個(gè)性化圖案。你只需在電腦上編輯好自己喜歡的圖案，然后給 Utensil 安裝上織物記號(hào)筆，它就能在幾分鐘的時(shí)間里完成繪畫。

當(dāng)然，Utensil 的繪畫能力還能展現(xiàn)在制作海報(bào)和其他藝術(shù)作品上面。由于具備機(jī)器人的高精度，它能夠纖毫畢現(xiàn)地還原你需要的圖案。

除了繪畫之外，Utensil 還能通過與其他工具的結(jié)合而獲得新的能力，比如對(duì)攝像頭（或其他設(shè)備）進(jìn)行可編程的多軸運(yùn)動(dòng)控制，激光切割和雕刻，以及銑削。

Utensil 目前在 Kickstarter 上的眾籌價(jià)格為 499 美元起（約合人民幣3133元），預(yù)計(jì)今年 12 月發(fā)貨。

  2018年3月12日上午，德國(guó)Laserline總裁在其中國(guó)區(qū)總經(jīng)理蘭濤的陪同下到訪我所，張杰所長(zhǎng)、張偉副所長(zhǎng)及相關(guān)職能部門負(fù)責(zé)人共同接待。張杰所長(zhǎng)詳細(xì)介紹了我所主要業(yè)務(wù)、技術(shù)及產(chǎn)品情況。在前期交流的基礎(chǔ)上，雙方進(jìn)一步達(dá)成共識(shí)，希望能就半導(dǎo)體激光器應(yīng)用、相關(guān)工藝及系統(tǒng)開發(fā)等領(lǐng)域開展合作交流。

王華明，北京航空航天大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，激光增材制造領(lǐng)域?qū)＜?br/>中國(guó)3d 打印帶頭人

所有的幸福都是奮斗出來的。

“我跟3D打印技術(shù)的緣分，可以說是始于1989年。當(dāng)時(shí)我在中科院金屬研究所讀博士后，采用激光熔凝手段修復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，發(fā)現(xiàn)修復(fù)后的葉片性能比原來好。因?yàn)榧す馊勰幚頃?huì)使材料瞬間達(dá)到高溫，又急速冷卻，金屬內(nèi)部的晶體就會(huì)非常細(xì)小，化學(xué)成分更均勻，性能自然更好。當(dāng)時(shí)我想，如果運(yùn)用激光熔凝技術(shù)制造葉片，跟傳統(tǒng)方法相比就會(huì)有質(zhì)的提升?！?/p>

現(xiàn)在我們做的事，已經(jīng)持續(xù)了20多年，就是“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”的研究應(yīng)用。2013年，我們這項(xiàng)技術(shù)獲得了國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。我們能自信地說，目前用3D打印技術(shù)制造大型構(gòu)件的技術(shù)，全球只有我們掌握。

很多人問我，為什么這件事情美國(guó)人都沒做成，你能做成？

一方面，這是時(shí)代賦予的機(jī)遇，或者說是使命。我相信，一個(gè)人的命運(yùn)一定是和國(guó)家命運(yùn)聯(lián)系在一起的。我們國(guó)家正處于從比較落后到奮起直追的歷史進(jìn)程中，快速發(fā)展的國(guó)家，需要一些重大裝備制造技術(shù)的突破。飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等高端裝備，一些大型關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，用傳統(tǒng)方法去制造是非常困難的，代價(jià)也是巨大的。這可能也是我萌生用3D打印技術(shù)去制造大型金屬構(gòu)件這個(gè)念頭的起因。

這個(gè)目標(biāo)不是不切實(shí)際的空想，有我們的實(shí)際國(guó)情在。要發(fā)展航空航天事業(yè)，要想使飛行器的速度不斷提升，它們的“骨架”尺寸也要隨之增大。全世界最大的8萬噸鍛造機(jī)也只能生產(chǎn)4.5平方米的部件，而這樣的鍛造機(jī)造價(jià)就要20億元，我國(guó)只有一臺(tái)。

3D打印的優(yōu)勢(shì)在于，不需要大型工業(yè)裝備，不需要模具，材料利用率高，性能優(yōu)異，質(zhì)量可靠，尤為重要的一點(diǎn)是，可以通過“減重”降低能耗。我們?yōu)槟承瓦\(yùn)載火箭制作的四個(gè)部件，就減重超過200公斤。通過3D打印技術(shù)，既解決了科學(xué)前沿問題，又實(shí)現(xiàn)了國(guó)家的重大裝備制造需求，實(shí)現(xiàn)了“彎道超車”。

另一方面，我們也有非常強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì)力量。人雖然少，大家卻心往一處想，勁往一處使，用“螞蟻啃骨頭”的精神工作，一點(diǎn)一滴收獲，當(dāng)然，最快樂的事情也正是在這里。奮斗很快樂，給我最大的慰藉，特別是為國(guó)家民族奮斗，榮譽(yù)感自豪感自不待言。我的團(tuán)隊(duì)同事也是如此，工作分成兩班，上夜班的同事好幾年見不到太陽。早期我們?cè)O(shè)備還不夠先進(jìn)，張述泉要趴在地上觀察打印過程，一看就是好幾個(gè)小時(shí)，連著幾年如此，沒毅力、沒情懷，怎么能堅(jiān)持下來！他們就是這樣不計(jì)名利地工作，毫不在意個(gè)人得失。

有一件事，我刻骨銘心。2007年春節(jié)，我們?nèi)〉弥卮蠹夹g(shù)突破，可以制作比較大型的設(shè)備零件。那是我們零件研制最關(guān)鍵的時(shí)刻，開始的目標(biāo)是爭(zhēng)取臘月二十之前完成，但總有各種問題，一拖就拖到除夕當(dāng)天下午。那天，負(fù)責(zé)數(shù)控機(jī)床的張述泉買了回家過節(jié)的火車票，他手把手教留京過年的方艷麗操作設(shè)備。加上我，團(tuán)隊(duì)技術(shù)員剩下3個(gè)人，還有3個(gè)負(fù)責(zé)起運(yùn)零件的工人，我們一起在實(shí)驗(yàn)室里度過了這個(gè)難忘的春節(jié)。

除夕當(dāng)晚七八點(diǎn)鐘，實(shí)驗(yàn)終于成功了，零件制造完成，重量足有200公斤。由于激光打印溫度極高，在制作完成后必須馬上放到爐中加熱，不然極熱極冷，零件會(huì)發(fā)生爆裂。但是，由于尺寸不合適，師傅們費(fèi)了九牛二虎之力還是沒辦法放進(jìn)爐中。很快，過年的鞭炮聲從四面八方響起來了，我們卻進(jìn)退無法，面對(duì)終于制造成功的龐然大物一般的零件，內(nèi)心不知是喜是憂。這個(gè)時(shí)候，家人催促回家過年的電話鈴聲也響起來了，我冷靜一會(huì)，告訴大家：“不管了，先回家過年?！?/p>

我們最終還是沒有把零件放進(jìn)爐中，只能放在實(shí)驗(yàn)室，回家了。我和另一個(gè)老師一起走，除夕的校園寂然無人，只有零落的鞭炮聲，我的內(nèi)心像空了一塊，又像被揉皺了，無可奈何。初一早上，我吃了兩粒湯圓，趕快趕到實(shí)驗(yàn)室，發(fā)現(xiàn)零件果然裂了，整齊裂成三段。我當(dāng)時(shí)想，這么大的體積，裂開的聲音一定像爆炸一樣那么響，不知道有沒有人聽到。

做技術(shù)就是這樣，會(huì)遇到種種問題，失敗的時(shí)候會(huì)沮喪一會(huì)兒，但是奮斗的過程是愉悅的。

看著自己的3D打印作品像小樹那樣一毫米一毫米地生長(zhǎng)，是一個(gè)非常美妙的過程。一層激光照下去，一層粉末就會(huì)迅速液化然后固化成形，層層疊加。2013年之后，我們慢慢從打印投影面積5平方米的零件，到今天打印投影面積超過16平方米的零件。

當(dāng)然，困難和問題也如影隨形。有一段時(shí)間，我們加大了功率，設(shè)備卻總是被堵住毀掉。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，激光液化粉末的時(shí)候會(huì)粘住其他粉末，可能只有零點(diǎn)幾秒的時(shí)間，打印的出口就會(huì)堵住。經(jīng)過兩天的開會(huì)研究，重新設(shè)計(jì)設(shè)備，重新實(shí)驗(yàn)，然后卻發(fā)現(xiàn)，零點(diǎn)幾秒后，又壞了。

大型構(gòu)件還存在內(nèi)應(yīng)力大的問題，容易開裂。我們嘗試了力學(xué)的多種方法后，最終宣告失敗，最后用最簡(jiǎn)單的物理學(xué)原理，先化整為零，再積零為整，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)應(yīng)力離散。

現(xiàn)在說起來，好像都十分簡(jiǎn)單，像是“事后諸葛亮”，但是當(dāng)時(shí)的艱辛還是歷歷在目的?，F(xiàn)在，看著自己制造的零件可以上天入海，我覺得自己苦熬的那些日日夜夜都值了。我們?cè)谝黄鸾涣鲿r(shí)曾說過，很多研究材料學(xué)的專家，畢生的研究成果都不一定能投入使用，但是我們不同，我們何其幸運(yùn)，10年的研究已經(jīng)可以“飛天”了。

“飛天”，這是多么大的幸運(yùn)和榮光！

我的團(tuán)隊(duì)核心成員大多是80后，風(fēng)華正茂，卻也華發(fā)早生，但是，我們享受奮斗的快樂。團(tuán)隊(duì)成員張述泉告訴我，周末如果在家沒來實(shí)驗(yàn)室，就會(huì)不自主地踱來踱去，身心無處安放，這是長(zhǎng)年每天工作12小時(shí)、每周工作7天的習(xí)慣使然。我也是如此，把自己關(guān)進(jìn)辦公室，一旦開始研究問題，心里就非常充實(shí)，不知時(shí)間的溜走。

為祖國(guó)奮斗，我很快樂。

 激光加工國(guó)家工程研究中心西北區(qū)域中心于2017年4月入駐寶雞高新區(qū)，投入運(yùn)行一年來，引領(lǐng)著寶雞在激光加工技術(shù)領(lǐng)域走向前沿和市場(chǎng)高端。3月26日，在寶雞發(fā)展大會(huì)即將召開之際，激光加工國(guó)家工程研究中心西北區(qū)域中心主任董結(jié)接受了寶雞新聞網(wǎng)記者的專訪，并就寶雞建成裝備制造業(yè)名城和“一帶一路”上國(guó)際化城市提出了自己的看法和建議。

“寶雞作為‘新歐亞大陸橋’重要交通樞紐，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，這也是激光加工國(guó)家工程研究中心西北區(qū)域中心為何會(huì)在寶雞落戶的原因之一?！倍Y(jié)表示，寶雞工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)完善，具有顯著的發(fā)展成本優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，鈦及稀有金屬、汽車及零部件、石油采鉆裝備制造等產(chǎn)業(yè)在寶雞有著雄厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，這也為開拓激光產(chǎn)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域打開了市場(chǎng)。目前，入駐寶雞一年的激光加工國(guó)家工程研究中心西北區(qū)域中心，通過“產(chǎn)、學(xué)、研、用”的方式，為寶雞區(qū)域經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)調(diào)整注入了新的活力。

寶雞如何才能加快“四市”建設(shè)，建成裝備制造業(yè)名城和“一帶一路”上國(guó)際化城市？董結(jié)表示，寶雞應(yīng)該以此次發(fā)展大會(huì)為契機(jī)，以開放創(chuàng)新的發(fā)展格局，加快制造業(yè)向高端制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升高端制造業(yè)發(fā)展水平。加快科技成果在寶雞的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，通過技術(shù)輻射、技術(shù)嫁接和技術(shù)轉(zhuǎn)移，改造提升傳統(tǒng)工業(yè)，促進(jìn)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，吸引更多新興產(chǎn)業(yè)落戶寶雞、集聚發(fā)展。

       激光投影機(jī)已經(jīng)漸漸成為市場(chǎng)主流。相信未來，隨著市場(chǎng)的整個(gè)發(fā)展激光光源的價(jià)格成本下降之后，激光這部分的比例也會(huì)越來越重，會(huì)一步一步成為主流。

激光光源的爆發(fā)

投影機(jī)在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)了燈泡光源時(shí)代，在近些年終于有了“大躍進(jìn)”的突破，市場(chǎng)上出現(xiàn)了激光光源的投影機(jī)。2015年整個(gè)投影市場(chǎng)開始出現(xiàn)端倪，各投影廠商開始紛紛涉足，推出激光投影新品，激光光源仿佛“忽如一夜春風(fēng)來”。事實(shí)而言，作為改變投影顯示產(chǎn)業(yè)格局的最有力的推手，激光光源顯示技術(shù)在2006年被納入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》，成為重要方向和國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。作為第四代顯示技術(shù)，激光投影顯示的神秘面紗，在日漸火熱的市場(chǎng)推動(dòng)下浮出水面。

激光顯示技術(shù)的產(chǎn)品，能夠幫助用戶實(shí)現(xiàn)高亮度、大色域的顯示，并且能夠響應(yīng)國(guó)家提倡的環(huán)保理念，在節(jié)能環(huán)保方面體現(xiàn)出不凡的水平，所以必然促進(jìn)投影市場(chǎng)、顯示市場(chǎng)產(chǎn)品的更新?lián)Q代和重大發(fā)展，尤其是在超大屏幕、顯示、家庭影院等領(lǐng)域。

市場(chǎng)需求的推動(dòng)

人們的生活水平隨著科技進(jìn)步不斷提高，隨之，用戶對(duì)投影機(jī)的亮度需求提升，傳統(tǒng)的燈泡光源亮度、色澤滿足不了用戶的需求，進(jìn)一步激化了激光光源投影機(jī)在市場(chǎng)的應(yīng)用。

激光投影機(jī)實(shí)現(xiàn)的效果遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)光源反射出來的效果，其顏色表現(xiàn)能力是傳統(tǒng)投影機(jī)的2倍甚至以上，色彩飽和度高，可真實(shí)還原色彩。激光投影機(jī)由于激光光源的低衰減特性使得其輸出的畫質(zhì)長(zhǎng)期保持高亮度、色飽和度和對(duì)比度，畫面色彩始終始終如一。同時(shí)激光投影機(jī)的激光結(jié)構(gòu)可靠性高，燈泡壽命可達(dá)到幾萬小時(shí)甚至更多，長(zhǎng)期做到真正的免維護(hù)使用，且無炸燈危險(xiǎn)，十分安全可靠。如：視美樂激光光源壽命高達(dá)20000小時(shí)，相比傳統(tǒng)的燈泡的2000小時(shí)，壽命增強(qiáng)了10倍。相對(duì)而言的燈泡投影機(jī)，光源壽命短，在使用期間需要定期更換燈泡，需要大量的物力、人力，用戶在選購(gòu)時(shí)更偏向省時(shí)、省財(cái)、省力的產(chǎn)品。

激光投影機(jī)是使用激光激光光束來投射出畫面。據(jù)2016年中國(guó)激光投影機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的現(xiàn)狀分析認(rèn)為，激光工程投影機(jī)的出現(xiàn)，不僅能夠?yàn)橛脩艉褪袌?chǎng)帶來高品質(zhì)和完美體驗(yàn)，還大大降低了后期使用成本。激光光源也成為了投影機(jī)市場(chǎng)的“潛力股”，尤其是面對(duì)日益強(qiáng)大的用戶需求，兼顧高性價(jià)比、激光光源等新穎點(diǎn)，激光投影機(jī)在市場(chǎng)上大受歡迎。

其次，國(guó)家政策對(duì)教育的支持，使得高教市場(chǎng)需求旺盛。雖然，現(xiàn)在很多高校依然有傳統(tǒng)光源在推廣，但激光投影機(jī)的新勢(shì)力陣營(yíng)很龐大。據(jù)調(diào)查，教育市場(chǎng)占2016年激光產(chǎn)品銷量的65%以上，已經(jīng)成為激光投影的必爭(zhēng)之地。用戶對(duì)亮度的高標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家變相對(duì)量的支持，勢(shì)必會(huì)推動(dòng)激光投影機(jī)的發(fā)展。

目前的現(xiàn)狀

2016年激光投影機(jī)發(fā)展迅速，激光投影市場(chǎng)銷量規(guī)模超過15萬臺(tái)，銷額規(guī)模達(dá)55億元。據(jù)調(diào)查，隨著居民生活水平的提高，其中家用市場(chǎng)的激光投影機(jī)的銷量規(guī)模增速達(dá)61.7%，在市場(chǎng)上，我們可以看見，已經(jīng)有相關(guān)的激光投影機(jī)產(chǎn)品的色彩已經(jīng)能和LED、LCD等顯示器的顯示效果相媲美。此外，激光投影機(jī)壽命達(dá)到2萬小時(shí)，此前用戶擔(dān)心的燈泡亮度衰減、多長(zhǎng)時(shí)間更換燈泡等問題得到圓滿解決，相信當(dāng)激光投影機(jī)的售價(jià)降到合適的位置，取代燈泡機(jī)的速度會(huì)非?？臁?/p>

目前，激光的普及，激光顯示的色域覆蓋率可以達(dá)到人眼所能識(shí)別色彩空間的90%，工程機(jī)、家用機(jī)、影院機(jī)及家用無屏電視都出現(xiàn)了激光技術(shù)的產(chǎn)品。

從市場(chǎng)面來看，2016年激光顯示可以被行業(yè)定作為一個(gè)元年，2017年整個(gè)市場(chǎng)面剖開，各個(gè)廠家產(chǎn)品呈現(xiàn)百花爭(zhēng)鳴、百花齊放形勢(shì)?，F(xiàn)在廠家、廠商、產(chǎn)品越來越多，更加應(yīng)證了視美樂立足于激光顯示這一方向是正確的，激光顯示作為第四代顯示的發(fā)展趨勢(shì)越來越明顯。

激光技術(shù)加快了投影市場(chǎng)的發(fā)展，小到微投、大到主流廠家，如明基、索尼、松下等，每個(gè)品牌廠商都緊跟時(shí)代潮流，強(qiáng)大自身的激光產(chǎn)品線。

企業(yè)轉(zhuǎn)變  產(chǎn)品升級(jí)

激光光源，被業(yè)界一致認(rèn)同是未來的發(fā)展趨勢(shì)，自然眾投影廠商全面發(fā)力。

“無激光，不投影”是投影機(jī)領(lǐng)域這兩年最熱的一個(gè)詞。在經(jīng)歷了大躍進(jìn)、大爆發(fā)的瘋狂時(shí)代后，2017年各投影機(jī)廠家為了迎合大環(huán)境，及時(shí)轉(zhuǎn)變策略，對(duì)產(chǎn)品線升級(jí)，明基在福州教育展上發(fā)布了三款教育激光短焦投影系列新品LX833STD，LX82CUST/LW83CUST，展示了明基針對(duì)教育投影上的深厚實(shí)力。還有前不久的infocomm展會(huì)，Vivitek(麗訊)首次展出了18000流明小體積激光工程投影機(jī)、8000流明 4K分辨率激光投影機(jī)、超短焦激光教育投影機(jī)、1080P全高清QUMI微投等全新激光投影產(chǎn)品，Vivitek(麗訊)大中華區(qū)總經(jīng)理施總告訴小編，后續(xù)推出的9款激光工程投影機(jī)產(chǎn)品，使整個(gè)激光系列的產(chǎn)品達(dá)到11款，激光工程投影的版圖再次得到擴(kuò)大。如今各廠商都在向激光投影這塊“大肥肉”市場(chǎng)涉及，可見，近幾年的發(fā)展，激光投影機(jī)成為主流市場(chǎng)的那一天已經(jīng)是“大勢(shì)不可擋“。

展望未來

激光光源、維護(hù)成本低使助推激光投影機(jī)成為市場(chǎng)主流。就拿明基在福州教育展上推出的激光投影機(jī)來說，主流品牌市面上的燈泡機(jī)器，燈泡的維護(hù)是半年，而激光是三年，各大品牌廠商的燈泡在市面上銷售價(jià)格不是很低，加上最初的銷售成本，其實(shí)已經(jīng)接近激光投影機(jī)的成本。

近3年，激光投影領(lǐng)域，廠商數(shù)量翻番增加，市場(chǎng)存量型號(hào)增長(zhǎng)數(shù)十倍，產(chǎn)品類型對(duì)所有可能產(chǎn)品線的完全精確覆蓋，銷量在2016年取得巨大突破。

目前，激光投影機(jī)價(jià)格整體偏高，還不能完全被用戶接受，未來激光光源技術(shù)的成本價(jià)格降低，市場(chǎng)上激光投影機(jī)會(huì)得到廣泛普及。

對(duì)于2017年激光投影機(jī)的走向，行業(yè)人士，非常樂觀的表示，2017年激光投影市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)30萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)92%

 印度發(fā)布公告對(duì)光伏反傾銷案終止調(diào)查

　　2018年3月23日，印度商工部發(fā)布公告，裁定對(duì)光伏電池及組件反傾銷案終止調(diào)查。2017年7月21日，印度商工部反傾銷局發(fā)布公告，稱應(yīng)其國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)申請(qǐng)，決定對(duì)自中國(guó)大陸、臺(tái)灣地區(qū)和馬來西亞進(jìn)口的光伏電池及組件發(fā)起反傾銷調(diào)查。該調(diào)查主要涉及印度海關(guān)85414011稅號(hào)項(xiàng)下產(chǎn)品。

圖為在萊斯大學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，一片玻璃上呈灰色的規(guī)則排列碳納米管晶圓（透過玻璃看到的貓頭鷹標(biāo)志為萊斯大學(xué)?；眨俪闪诵滦土孔有?yīng)（圖片來源：Jeff Fitlow）

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，美國(guó)萊斯大學(xué)（Rice University）和日本東京都立大學(xué)（Tokyo Metropolitan University）的科學(xué)家在碳納米管薄膜中觀測(cè)到一種新型量子效應(yīng)，該量子效應(yīng)可能有助于獨(dú)特激光器和其它光電器件的研發(fā)。

“Rice－Tokyo”研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱，通過利用單壁碳納米管作為等離子體量子限域場(chǎng)（plasmonic quantum confinement fields），在量子尺度下操控光的能力取得重要進(jìn)展。

該現(xiàn)象是在物理學(xué)家Junichiro Kono 的美國(guó)萊斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)的，這可能成為開發(fā)納米級(jí)近紅外激光器等光電器件的關(guān)鍵技術(shù)，納米級(jí)近紅外激光器發(fā)射連續(xù)光束的波長(zhǎng)太短，以目前的技術(shù)水平還無法實(shí)現(xiàn)。

《Nature Communications》刊登了這項(xiàng)新研究的詳細(xì)介紹。

Kono團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了這種“可在晶圓尺寸薄膜中實(shí)現(xiàn)碳納米管非常緊密的規(guī)則排列”的方法，這種薄膜–能夠?qū)崿F(xiàn)那些在單根或纏結(jié)的納米管聚合體難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，這吸引了東京都立大學(xué)物理學(xué)家Kazuhiro Yanagi的關(guān)注，Yanagi專攻方向是納米材料中的凝聚物理學(xué)。于是雙方開始了聯(lián)合研究。

Kono關(guān)于此次合作項(xiàng)目介紹說：“這次研究中，Yanagi提供了‘門控技術(shù)（gating technique）’（該技術(shù)可控制納米管薄膜中電子的密度），我們提供了碳納米管對(duì)準(zhǔn)技術(shù)。這是我們首次制造出帶‘門控柵極（gate）’的如此大面積規(guī)則排列的碳納米管薄膜，使我們實(shí)現(xiàn)了注入并取出大量的自由電子?！?/p>

Yanagi補(bǔ)充說道：“門控技術(shù)雖然非常有用，但是我之前使用的薄膜中的碳納米管是隨機(jī)排列的。這種情況是非常令人沮喪的，因?yàn)槲覠o法準(zhǔn)確地知曉這類薄膜中納米管的一維特性，而這其實(shí)非常重要。由Kono團(tuán)隊(duì)提供的薄膜是非常令人驚嘆的，因?yàn)檫@些薄膜終于可以幫我解決這個(gè)難題?！?/p>

這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)將技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了“將電子注入只有1納米寬的納米管中，然后用偏振光激發(fā)它們”的難題。碳納米管的寬度捕獲了量子阱中的電子，其中原子和亞原子粒子的能量被“限制”在某狀態(tài)或次能帶。然后偏振光使它們?cè)诠鼙陂g迅速振蕩。Kono認(rèn)為：“只要有足夠的電子，它們就可以充當(dāng)?shù)入x子體?！?/p>

Kono說：“等離子體是一種在限制結(jié)構(gòu)中的集體電荷振蕩。對(duì)于一塊平板、一片薄膜、一條絲帶、一個(gè)粒子或球體，如果你擾亂這些系統(tǒng)（通常使用光束），這些自由載體會(huì)以某個(gè)特征頻率集體運(yùn)動(dòng)。”而這種效應(yīng)是由電子的數(shù)量和物體的大小和形狀共同決定的。

在美國(guó)萊斯大學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，由于納米管非常薄，以至于量子次能帶間的能量幾乎與等離子體的能量相當(dāng)。Kono認(rèn)為：“這就是等離子體激元的量子機(jī)制，其中子帶間過渡被稱為帶間等離子體激元（intersubband plasmon，ISP）。研究者已在超遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)的人造半導(dǎo)體量子阱中研究過該現(xiàn)象，但此次研究是首次在低維材料自然發(fā)生的狀態(tài)下、且波長(zhǎng)如此短的情況下觀察到該現(xiàn)象?！?/p>

在等離子體激元響應(yīng)中檢測(cè)到這種非常復(fù)雜的“柵極電壓（gate voltage）依賴”是一個(gè)驚喜，與其在金屬和半導(dǎo)體單壁納米管中的現(xiàn)象一樣。Kono認(rèn)為：“通過研究光納米管相互作用的基本理論，我們能夠推導(dǎo)出共振能量的公式。令我們吃驚的是，這個(gè)公式非常簡(jiǎn)單。只有納米管的直徑是其中的決定性變量。”

研究人員認(rèn)為，該現(xiàn)象可能會(huì)促進(jìn)通信學(xué)、光譜學(xué)和成像學(xué)、以及高度可調(diào)的近紅外量子級(jí)聯(lián)激光器等技術(shù)的進(jìn)步。

Kono團(tuán)隊(duì)是利用規(guī)則排列納米管進(jìn)行器件研發(fā)的先鋒團(tuán)隊(duì)。該研究的合著者、Kono團(tuán)隊(duì)的博士后研究員Weilu Gao認(rèn)為，傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器依賴于激光材料的帶隙寬度，但量子級(jí)聯(lián)激光器卻不是這樣。Weilu Gao說：“量子級(jí)聯(lián)激光器的波長(zhǎng)是獨(dú)立于帶隙的。我們的激光就屬于此類。我們僅通過改變納米管的直徑，就可以調(diào)諧等離子體激元共振能量，完全不用考慮帶隙的問題?！?/p>

Kono還預(yù)測(cè)，這種柵極的、規(guī)則排列的納米管薄膜將使物理學(xué)家有機(jī)會(huì)研究Luttinger液體，一維導(dǎo)體中相互作用的電子理論。

Kono認(rèn)為：“一維金屬預(yù)測(cè)與二維和三維金屬有很大的不同，碳納米管是觀察Luttinger液體行為的最佳候選方法之一。單納米管研究是相當(dāng)困難的，但我們建立了一個(gè)宏觀的一維系統(tǒng)。通過摻雜或門控，就可以調(diào)整費(fèi)米能量。我們甚至可以把一維半導(dǎo)體轉(zhuǎn)化成一維金屬。因此，這是研究此類物理現(xiàn)象的理想系統(tǒng)?！?/p>

東京都立大學(xué)凝聚物理學(xué)教授Yanagi是該論文的第一作者。論文的合著者還包括：東京都立大學(xué)的研究生Ryotaro Okada和Yota Ichinose、該專業(yè)助理教授Yohei Yomogida、以及萊斯大學(xué)的研究生Fumiya Katsutani。Kono是電子和計(jì)算機(jī)工程／物理和天文學(xué)／材料科學(xué)和納米工程的教授。

該研究由日本學(xué)術(shù)振興會(huì)科研補(bǔ)助金（KAKENHI）、日本科學(xué)技術(shù)發(fā)展推進(jìn)核心項(xiàng)目、山田科學(xué)基金會(huì)與美國(guó)能源部的基礎(chǔ)能源科學(xué)項(xiàng)目、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)與羅伯特·韋爾奇基金會(huì)共同資助。