請找出一種材料，它是追求先進(jìn)太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵。請開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)易化學(xué)工藝，可以使之前的材料發(fā)射高效、超小型激光。4月13日發(fā)表于期刊《自然材料》（Nature Materials）上的文章給出了答案。它是一種易于制備的激光器，具有極高的效率，并且可以發(fā)出許多顏色的光。

該項研究制出的微型激光器很適用于微型光電子、計算機和傳感器。

“我們正在研究一系列迷人的材料，叫做有機-無(wú)機雜化鈣鈦礦化合物。它們可以通過(guò)溶液法制得，目前是制備高性能太陽(yáng)能電池的熱點(diǎn)?！蓖箍敌?麥迪遜大學(xué)的化學(xué)教授Song Jin說(shuō)道，“盡管大多數研究人員都在把這些鈣鈦礦化合物做成薄膜來(lái)制備太陽(yáng)能電池。我們獨辟蹊徑，開(kāi)發(fā)出一種極簡(jiǎn)便的方法合成出了細長(cháng)的鈣鈦礦晶體。這些晶體可以發(fā)出極具應用潛力的激光?！盝in的實(shí)驗室制備出的細小長(cháng)方形晶體長(cháng)約10到100微米，400納米寬。由于它們的截面積是納米級的，所以這些晶體被叫做納米線(xiàn)。

Jin是一位晶體生長(cháng)和納米材料合成的專(zhuān)家。他強調說(shuō)，這新的制備技術(shù)繞過(guò)了產(chǎn)生傳統激光所需要的昂貴而復雜的設備。

"Jin解釋說(shuō)當表明涂覆了一種反應物的玻璃片浸入到另一液相反應物后，納米線(xiàn)就會(huì )在接下來(lái)的20小時(shí)里生長(cháng)出來(lái)。納米線(xiàn)晶體生長(cháng)只要在實(shí)驗臺的燒杯里即可，不需要加熱、真空和特殊設備。

“這些鈣鈦礦納米線(xiàn)單晶在室溫下由溶液中長(cháng)出，品質(zhì)高，缺陷少。具有激光需要良好的平行反射面?！盝in補充道，“最重要的是，根據傳統測試激光品質(zhì)和效率的方法測試表明，這些激光的性能很突出”。

在Jin的合作者，哥倫比亞大學(xué)的Xiaoyang Zhu實(shí)驗室進(jìn)行測試的時(shí)候，這些激光的效率幾乎達到100%。本質(zhì)上說(shuō)就是晶體每吸收一個(gè)光子就可以釋放出一個(gè)激光光子。Zhu說(shuō)道：“這些納米線(xiàn)激光器的優(yōu)勢在于它的發(fā)光效率比其它的至少要高出一個(gè)數量級?！?br />
激光器是一種當有能量刺激時(shí)可以發(fā)出相干單色光的裝置?！跋喔伞钡囊馑际枪獠ㄍ揭苿?dòng)，所有波峰和波谷的在同一位置。相干性和單色性是激光最有價(jià)值的性質(zhì)。激光的用途非常廣泛，從DVD播放器到光電通訊再到金屬切割等。

納米線(xiàn)激光器具有提高設備效率和縮小設備尺寸的潛在作用，可以用于計算、通訊和傳感器等光電一體化設備。

“甚至和那些高溫高真空制得的材料相比，所有性能指標都表明該納米線(xiàn)激光器是最好的”Jin說(shuō)道，“鈣鈦礦材料自身性質(zhì)決定了它是發(fā)射激光的絕佳材料，但只有它們具有合適的晶體尺寸、形狀和高的品質(zhì)之后，它們的性能材料真正發(fā)揮出來(lái)?！?br />
讓人感到激動(dòng)的還有，這種簡(jiǎn)易方法制得的納米線(xiàn)激光器還可以發(fā)射一系列特定波長(cháng)的可見(jiàn)光。

Jin說(shuō)道，在這些納米線(xiàn)激光器實(shí)際應用之前，它們的化學(xué)穩定性還需要進(jìn)一步提高。同樣重要的還有，要找到一種電致發(fā)光而不是光致發(fā)光的方法。
該項聯(lián)合研究美國能源部基礎能源科學(xué)項目資助。威斯康辛麥迪遜大學(xué)Jin的實(shí)驗室負責了鈣鈦礦納米線(xiàn)的制備和表征，哥倫比亞大學(xué)Zhu的實(shí)驗室負責了納米線(xiàn)的光學(xué)研究和激光性能的表征。


來(lái)源：新材料在線(xiàn)