Lazer Koruma Alanı Uygulamasında 2 Boyutlu Nanomalzemeler

Hem darbeli hem de sürekli dalgaya (CW) veya yarı-CW'ye karşı eşzamanlı koruma sağlamak içinLazer KorumasıGeçtiğimiz yıllarda bu tür lazer ışınlarına karşı bazı koruma önlemleri elde etmek amacıyla en son teknolojiye sahip optik sınırlama (OL) malzemeleri ve işlemlerine önemli araştırma çabaları sarf edildi. Grafen, geçiş metali dikalkojenitler, siyah fosfor ve diğerleri dahil olmak üzere birçok benzersiz özelliğe sahip iki boyutlu (2D) nanomalzemeler, birçok araştırmacının kapsamlı araştırma ilgisini uyandırmıştır. Bu inceleme yazısında, OL mekanizmalarını ve 2D nanomalzemelerdeki ve bunların lazer korumasına yönelik organik/polimerik türevlerindeki son başarıları sistematik olarak açıklıyoruz. 2D nanomalzemelerin avantajını sürdürmek amacıyla, yalnızca karmaşık çok fazlı bir malzeme sistemi oluşturmak için bunlarla harmanlanacak fonksiyonel moleküller veya polimerler dahil edilemez, aynı zamanda organik/polimerik malzemelerle kovalent olarak işlevselleştirilmiş çözünür 2D nanotabakalar da gömülebilir. tüm sistemin OL performansını iyileştirmesi beklenen konak-konuk kompozit malzemeleri oluşturmak için bir polimer konakçı. Sonuç olarak, optimize edilmiş karmaşık, çok bileşenli bir nanomateryal sistemi, OL cihazlarının performansını ve uygulanabilirliğini büyük ölçüde artırır. Ek olarak, 2D nanomalzemelerin ve bunların çeşitli katı konaklardaki türevlerinin fotofiziksel ve fotonik özelliklerine ilişkin temel çalışmalar, nanomalzemelerin moleküler düzeyde değiştirilmesi için önem taşımaktadır.

Lazerler sivil alanlarda yaygın olarak kullanılmasının yanı sıra çeşitli lazer silah türlerine de dönüştürülmüştür. Yüksek hız, tekrarlanan vuruşlar, isabetli hedef öldürme, kontrol edilebilir hasar derecesi, elektromanyetik girişime dayanıklılık ve ekonomik işletme maliyetleri özellikleriyle gelecekteki savaşlarda, terörle mücadelede önemli bir rol oynayacak ve benzersiz ve önemli bir stratejik öneme sahiptir. ve güvenlik ve kurtarmada taktiksel değer. Amerika Birleşik Devletleri'nin başını çektiği Batılı gelişmiş ülkeler, gelişmiş lazer silahlarının araştırma ve geliştirilmesine büyük önem verirken, aynı zamanda lazer koruma araştırmalarını da güçlü bir şekilde teşvik ediyor ve tüm yüksek değerli askeri/sivil platform optoelektronik yüklerini, askeri Teçhizatlarını ve personellerini dört gözle bekliyorlar. etkili lazer koruması. Geçtiğimiz yirmi yıl boyunca insanlar, lazerleri etkili bir şekilde koruyabilen fullerenler, karbon nanotüpler (CNT'ler), grafen, porfirin, ftalosiyanin, naftalosiyanin, karışık metal kompleksleri, karbon siyahı süspansiyonu, metal/metal gibi fonksiyonel malzemeleri elde etmek için aralıksız çaba gösterdiler. oksit nanopartiküller/nanoteller, yarı iletken nanopartiküller/nanoteller, polimerler ve bunların kompozitleri, organik/inorganik Kompozit malzemeler ve diğer doğrusal olmayan optik malzemeler yavaş yavaş hazırlanmaktadır.

Son yıllarda iki boyutlu fonksiyonel malzemeler (grafen, altıgen bor nitrür, geçiş metal halojenürler, grafitleştirilmiş karbon nitrür, katmanlı metal oksitler vb.), iki boyutlu polimerler, metal-organik çerçeveler, perovskitler, siyah Fosfor (siyah fosfor, BP), vb. (Şekil 1) ve türevlerinin alan etkili transistörlerde, optik modülatörlerde, mod kilitli ve Q-anahtarlı lazerlerde, optik sınırlamada, bilgi ve enerji depolamada kullanıldığı, radyo frekans cihazları ve kimyasal sensörler gibi alanlar gösterilmiştir. giderek önem kazanan potansiyel uygulama değeri. 2014 yılında, dünyanın dört bir yanından altmış dört malzeme bilimci, iki boyutlu malzemelerin gelecekteki gelişimine yol gösteren "Grafen ve Diğer İki Boyutlu Malzemeler için Geliştirme Yol Haritası"nı ortaklaşa yazdı. Bununla birlikte, bu iki boyutlu malzemeler herhangi bir organik çözücüde çözünmemekte, bu da malzemelerin çözelti işleme ve uygulama yeteneklerini ciddi şekilde sınırlamaktadır. "Önceden sentezlenmiş organik veya polimer aşılama (aşılama) veya "organik grupların veya polimer zincirlerinin doğrudan iki boyutlu malzemelerin yüzeyinden aşılanması" kullanılarak, iki boyutlu nanomalzemelere dayalı çok sayıda organik/polimer tasarlanabilir ve hazırlanabilir. Moleküler optoelektronik fonksiyonel malzemeler Bu makale, mevcut en temsili iki boyutlu malzemelere ve bunların grafen, BP, geçiş metali sülfitleri ve perovskitler gibi organik/polimer türevlerine dayalı olarak optik sınırlama alanında son yıllardaki araştırma ilerlemesini gözden geçirmektedir. temel bilimsel konular ve gelecekteki gelişme eğilimleri.

Birkaç tipik iki boyutlu malzeme ve bunların uygulama şemaları

Çalışma prensipleri açısından lazer koruma teknolojisi iki kategoriye ayrılabilir: doğrusal optik ilkelere dayalı lazer koruma teknolojisi ve doğrusal olmayan optik (NLO) ilkelere dayalı lazer koruma teknolojisi. Ek olarak, termal olarak indüklenen faz değişimi koruma teknolojisi ve mekanik mikro yapı koruma teknolojisi vb. de mevcuttur. Göreceli olarak konuşursak, doğrusal olmayan optik prensiplere dayalı lazer koruma malzemeleri, değişken dalga boylu lazerlere karşı geniş spektrumlu dirence, hızlı tepki sürelerine ve koruyucunun aktivasyonuna sahiptir. cihazın algılama veya görüntü işleme ve aktarma yeteneklerini etkilemez. , lazer yoğunluğunu optik aletler, askeri teçhizat ve insan gözü için kabul edilebilir bir seviyeye etkili bir şekilde azaltabilir. Son derece yüksek pratik uygulama değerine sahiptir ve aynı zamanda uluslararası alanda bu alanda önemli bir araştırma konusudur. Şekil 2'de gösterildiği gibi, en önemli Lazer koruma (optik sınırlama, OL) mekanizması temel olarak uyarılmış durum ters doyurulabilir absorpsiyonu (RSA), iki foton absorpsiyonu/çoklu foton absorpsiyonunu (TPA/MPA), serbest Taşıyıcı absorpsiyonunu (serbest- taşıyıcı absorpsiyonu, FCA), doğrusal olmayan kırılma (NLR) ve doğrusal olmayan saçılma (NLS). Görünür ışık bölgesinde, çözeltilerdeki ve katı filmlerdeki RSA malzemelerinin koruma aralığı 400 -600 nm arasındadır, TPA malzemeleri ise 600-800 nm bölgesinde uyarılmış durum emilimi nedeniyle optik sınırlayıcı etkiler üretir. NLS malzemelerinin optik sınırlayıcı etki alanı yakın kızılötesi bölgeye kadar uzanabilir. RSA, FCA ve termal etkiler, doğrusal olmayan kırılmayı tetikler, kümülatif doğrusal olmayan etkileri içerir; MPA'nın neden olduğu doğrusal olmayan kırılma ve serbest elektron etkileri ise anlık doğrusal olmayan etkilerdir. Birincisi numunede biriken enerji akışına bağlıdır, ikincisi ise yalnızca gelen lazere bağlıdır. Anlık yoğunluk. RSA genellikle uyarılmış durum absorpsiyon kesitinin temel durum absorpsiyon kesitinden daha büyük olduğu bir moleküler sistemden üretilir. Gelen ışığın enerjisi arttıkça, ışığın doymaya dayanıklı soğurma malzemesi tarafından emilmesi daha da artar ve ışık geçirgenliği derecesi azalır. MPA (özellikle TPA), birçok yarı iletken malzemede kolayca gözlemlenen önemli bir anlık doğrusal olmayan etkidir. Değerlik bandındaki elektronlar, malzemenin iletim bandına geçişi uyarmak için sanal bir ara durum yoluyla birden fazla fotonu emer. FCA için, iletim bandında (elektronlar) ve valans bandında (delikler) foton emilimi veya termal etkiler yoluyla oluşturulan Taşıyıcılar, fotonları sürekli olarak emebilir ve düşük enerji seviyelerinden yüksek enerji seviyelerine geçiş yapabilir. Oluşturulan ücretsiz taşıyıcıların sayısı fazla olduğunda bu süreç bir miktar rol oynayabilir. NLR, anlık veya geçici doğrusal olmama olan χ(3)'ün (elektron Kerr doğrusal olmaması) gerçek kısmından gelebilir veya foton absorpsiyonu veya termal etkiler tarafından indüklenen kümülatif taşıyıcı üretim etkilerinden gelebilir. NLR'nin kendi kendine odaklanması veya kendi kendine odaklanması optik sınırlamaya uygulanabilir. NLS, nanomalzemelere dayalı optik işlemlerde önemli bir rol oynar. Saçılma genellikle Rayleigh saçılımını, Tyndall saçılımını ve Raman saçılımını içerir. Parçacık boyutu Or'dan küçük olduğunda, gelen ışığın dalga boyundan çok daha küçük olduğunda (dalga boyunun onda birinden az), saçılan ışığın her yöndeki yoğunluğu farklıdır ve bu dördüncü ile ters orantılıdır. Gelen ışığın dalga boyunun gücü. Bu olaya Rayleigh saçılması denir. Şu anda analiz için Rayleigh saçılım teorisi kullanılabilir. Bununla birlikte, saçılma merkezinin boyutu gelen ışığın dalga boyuna eşit veya bundan daha büyük olduğunda, saçılma yoğunluğu frekansın karesiyle orantılıdır ve saçılma, ışığın ileri yönünde geriye doğru olduğundan daha büyüktür. yön. Güçlü, yönlülük nispeten açıktır ve Mie saçılma teorisi şu anda analiz için kullanılabilir. MPA gibi, NLS de gelen ışığın dar rezonans dalga boyu aralığına duyarlı değildir, dolayısıyla geniş bant optik sınırlama tepkisine katkıda bulunabilir. Literatürde önerilmiştir. Saçılma merkezlerini tetiklemenin birçok yolu vardır. Bu saçılma merkezi, solvent kabarcıklarının oluşmasından veya nanomalzemenin yüzeyinde oluşan plazmanın neden olduğu kırılma indisi süreksizliğinden ve nanopartikülleri çevreleyen solventin termal etkisinden kaynaklanabilir. Pratik bir uygulama perspektifinden bakıldığında, geniş spektrumlu lazer koruması elde etmek için çoklu optik sınırlama mekanizmalarına (doygunluk önleme absorpsiyonu, iki foton, ışık saçılımı vb. gibi) sahip doğrusal olmayan optik malzemeler tasarlamak idealdir, ancak oldukça iyidir. zorlu.

Optik sınırlama mekanizmaları: (a) Doğrusal olmayan saçılma; (b) çoklu foton absorpsiyonu;

(c) ters doyurulabilir absorpsiyon; (d) serbest taşıyıcı emilimi

İletişim bilgileri:

Herhangi bir fikriniz varsa bizimle konuşmaktan çekinmeyin. Müşterilerimiz nerede olursa olsun ve gereksinimlerimiz ne olursa olsun, müşterilerimize yüksek kalite, düşük fiyat ve en iyi hizmeti sunma hedefimizin takipçisi olacağız.