新材料将红外激光转换成可见光

　　电灯可能是人类现代社会最简单也最重要的工具之一。从传统的白炽灯到荧光灯，再到现在的LED灯，技术的进步方向是能耗更少、寿命更长、成本更低。

　　最近德国马尔堡菲利普大学的Stefanie Dehnen和Sangam Chatterjee等人发明了一种新材料，可以将红外线激光转换为可见光。这种转换可能听起来并不新鲜，不少科学家都曾做过类似的工作，不过Dehnen和Chatterjee团队的工作既然能够发表在《Science》上，就一定有其独特之处——他们的材料所发出的可见光是直线光束，方向与入射激光保持一致。而之前报道的材料，基本都是向随机方向散射光线。甚至可以这样说，这种材料只是改变了红外激光的波长但没有改变其方向，射出的是“类似激光”的可见光（A highly efficient directional molecular white-light emitter driven by a continuous-wave laser diode. Science， 2016， 352， 1301-1304， DOI: 10.1126/science.aaf6138）。

　　图来源：Nils W. Rosemann/Science

　　研究人员精心设计的这种无定形材料外观看起来并不起眼，是一堆白色的粉末（下图B），结构的核心是锡原子和硫原子的类金刚石结构，并连接着有机配体（下图A）。这种材料与高分子混合后可以在例如玻璃的载体上形成透明的膜。用廉价、低功率的连续波红外激光二极管产生的红外激光（波长800 nm）照射这种材料时，其独特结构将通过非线性相互作用使光束波长发生改变，出射光束变为可见光，可以高效率地得到高度定向的暖白色可见光束，看上去很类似卤钨灯（色温2900 Kelvin）（下图C）。而且，所得到的可见光可以通过微调入射的红外激光进行调整。

　　除了独特的可见光转换性能，这种材料具有非挥发性、空气稳定性和热稳定性（在300 ℃的高温下也能保持稳定）。另外，该团队研发的这种材料成本低廉、容易制备、易于大规模生产。

　　由于红外激光二极管的生产工艺已经相当成熟，成本也很低廉，这种材料容易催生出新型的特殊光源，运用于需要高度控制光线方向的设备中，例如显微镜和投影设备中。