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基于...的偏振转换动态控制
*gdliu@xtu.edu.cn 摘要：偏振光在通信波段具有多种潜在应用，包括光通信、偏振成像、量子发射和量子通信。然而，优化偏振控制需要在动态可调性、材料和效率等领域不断改进。在本文中，我们提出了一种基于硼墨烯的结构，它能够通过局域表面等离子体（LSP）的相干激发将光通信波段的线性偏振光转换为任意偏振光。此外，可以通过将第二个硼墨烯阵列放置在第一个硼墨烯阵列的顶部并使它们的晶面相对旋转90°来实现双层硼墨烯结构。通过独立控制双层硼墨烯的载流子浓度可以切换反射光的偏振态的旋转方向。最后利用偶极子源实现偏振光的发射，其发射速率比自由空间中的发射速率高两个数量级，并且可以通过操纵载流子浓度来动态控制偏振态。我们的研究简单紧凑，在偏振器、偏振探测器和量子发射器领域具有潜在的应用。1.引言 偏振是电磁波的本征特性之一，它表示电磁矢量在空间中方向改变的性质[1]，包括三种偏振态：线偏振光（LPL）、椭圆偏振光（EPL）和圆偏振光（CPL）。在通信和传感领域，与LPL相比，CPL使光能够抵抗环境变化，并且忽略了散射和衍射的影响[2-4]。直接产生CPL比较困难，但可以通过调节两个正交电场分量之间的电磁振幅和相位，将LPL转换成CPL[5]。超材料可以灵活地操控光的散射振幅、相位和偏振，理论上可以将光的波前塑造成任何所需的形状。偏振转换的早期研究表明，由贵金属组成的超材料
社论：能源转换和存储中材料设计和表征的新兴技术
化石燃料的消耗量不断增加，导致能源危机和环境问题，严重影响人类的日常生活。迄今为止，人们已经付出了巨大的努力来探索可持续、环保和可再生能源来替代化石燃料。在过去的几十年中，各种能量转换和存储技术，如水分解（Zhang F. et al., 2019; Hu et al., 2021; Wu et al., 2021）、质子交换膜燃料电池（Edwards et al., 2008; Park et al., 2012）、氮还原反应（NRR）（Wan et al., 2019; Zhang W. et al., 2019; Yang et al., 2020b; Li et al., 2021）、CO 2 还原反应（CO 2 RR）（Ozdemir et al., 2019; Liu et al., 2020; Yang et al., 2020a; Ma et al., 2021; Wang et al., 2021）和金属-空气电池（Cheng and Chen, 2012）等，已经取得了长足的进步。纳米材料因其高效、能源安全和环保等特点，已展现出良好的发展前景。在这些领域，制备性能优异的先进材料以及开发先进的预测、表征和检测技术受到了越来越多的关注（Centi，2020）。电催化NRR制NH 3 因其在环境条件下能耗较低而被视为传统Haber-Bosch工艺的一种有吸引力的替代方案（Tang and Qiao，2019；Yang et al.，2020b）。开发性能优异、成本低的先进NRR催化剂是十分必要的。最近，Wang等报道环状V 2 O 3 纳米结构可以在环境条件下有效地将N 2 转化为NH 3 。扫描电子显微镜分析表明，环状结构均匀，外径为350–500nm。透射电子显微镜（TEM）分析证实这种纳米环具有粗糙的表面，显示出更多的活性位点。单个纳米环的高分辨率 TEM 图像显示收缩的晶面间距为 0.211 nm，对应于 (113) 平面。这项工作提出了一种制造用于 NRR 的先进非贵金属催化剂的简便策略。相信未来将开发出更有效、更稳定的电催化剂来促进 NRR。
制造超薄 CuO 纳米线增强定向附着晶体生长定向自组装 Cu(OH)2 胶体纳米晶体
晶体生长过程。但由于胶体纳米晶体在与周围基质相互作用的同时经历快速成核和生长，因此晶体生长动力学难以控制。纳米晶体胶体溶液中微结构的形成通常用奥斯特瓦尔德熟化 (OR) 理论来解释。21,25,26 OR 机制被广泛用于解释纳米晶体的晶体生长，纳米晶体可产生直径较大的颗粒，通常在微米尺寸范围内。然而，在某些情况下，纳米晶体的晶体生长在纳米范围内通常无法用 OR 动力学来解释。27 – 29 在纳米尺度上，有证据表明晶体生长更受另一种机制的主导，称为取向附着 (OA)，其中纳米晶体通过共享共同的晶体取向自组装成单晶。 30,31“ OA ”的概念最早由 Banfield 等人在研究 TiO 2 纳米晶体的水解合成时提出。32 从那时起，这种基于聚集的晶体生长概念就对构建纳米级材料很有吸引力。由于 OA 工艺通过增强自下而上的制造工艺实现了初级纳米晶体的自组装，因此它可以生产出具有多种特性的新型结构，不同于相应的块体材料。特别是，OA 工艺已被证明是一种制备各向异性纳米结构的有效方法，其中纳米晶体种子的附着总是引导自组装到一个取向，从而产生一维纳米线或纳米棒。33 – 35 在 OA 机制中，晶体生长速率与表面能呈指数相关。晶体生长沿特定晶面进行，这取决于与晶体面相关的相对比表面能。36 各个面的表面能差异会导致较高表面能平面生长得更快，而较低表面能平面则作为产品的面。例如，研究表明，由于 [001] 和 [101] 面之间的表面能差异，金红石 TiO 2 纳米晶体通过沿 [001] 方向融合纳米晶体形成一维项链状纳米结构，从而促进 OA 机制的定向晶体生长。32 在另一项最近的研究中，实时观察到了由 OA 机制引导的氢氧化铁颗粒的形成，证明了晶体生长过程中纳米晶体的旋转和晶体取向。 37 OA 还被证实可用于制备 ZnO 纳米棒、38 MnO 多足体、39 稀土金属氧化物纳米颗粒 40 以及具有各种形貌的混合氧化物纳米结构。21 尽管 OA 指导合成了具有各种形貌的形状和尺寸控制的金属氧化物和混合氧化物纳米结构，21 在OA驱动的湿化学合成中构建尺寸控制的金属氧化物纳米线的例子非常少。41,42