I en ny publikation från Opto-elektroniska framsteg , forskare under ledning av professor Han Zhang från Shenzhen University, Shenzhen, Kina, överväga om bor kvantprickar överträffar grafen i termiska egenskaper.

Upptäckten av grafen 2004 öppnade dörren till möjligheterna med tvådimensionella material. Olika tvådimensionella material har rapporterats sedan, (svart fosfor, övergångsmetallsulfider, topologiska isolatorer, MXene, etc.) men grafen studeras fortfarande flitigt på grund av dess utmärkta optoelektroniska egenskaper. Värmeledningsförmågan hos ren enskiktsgrafen med få defekter är så hög som 5300 W/mK, vilket är det mest potentiella termiska materialet som är känt. Eftersom egenskaperna hos material är nära relaterade till deras atomära struktur kan man fråga sig om det finns nya material med termiska egenskaper som överstiger grafenens? Vissa forskare har använt den gröna funktionen som inte är jämvikt och den första principmetoden för att bevisa att borofenens värmeledningsförmåga kan överträffa grafenens, vilket antyder att bor har hög potential för termiska tillämpningar. På grund av svårigheten att tillverka borofen, det har hittills inte funnits relevanta experimentella rapporter om de termiska egenskaperna. I den här aktuella artikeln, Professor Han Zhangs forskargrupp beskriver framställningen av borkvantprickar, och bevisade indirekt de termiska egenskaperna hos bormaterial genom att kombinera termooptiska strömbrytare. Resultaten har framgångsrikt tillämpats på områdena helt optiska modulatorer och laserteknik. Författarnas experiment bevisar att bormaterial är lovande för fototermisk omvandling och att de termiska ledningsapplikationerna överstiger grafenens. Ytterligare undersökningar av borofens termiska egenskaper planeras av forskargruppen.

Professor Han Zhangs forskargrupp föreslår framställning av borkvantprickmaterial genom vätskefasexfolieringsmetoden. Den högupplösta elektronmikroskopin och atomkraftsmikroskopin användes för att bevisa den framgångsrika beredningen av borkvantprickar. Termografin användes för att registrera och analysera de fototermiska omvandlingsegenskaperna och stabiliteten hos borkvantprickarna. Experimentella resultat visar att borkvantprickar har utmärkt termisk stabilitet (Figur 1a). Svarstiden för den helt optiska modulatorn baserad på den termoptiska effekten är nära relaterad till värmegenereringen och termisk diffusion. Författarna använde denna metod för att indirekt jämföra de fototermiska egenskaperna hos bormaterialet med grafenens och lyckades realisera den helt optiska fas- och intensitetsmodulatorn. Stig- och falltiderna för den helt optiska modulatorn baserad på grafen är 9,1 ms och 3,2 ms, respektive. I experimentet som beskrivs av denna tidning, stig- och falltiderna för den helt optiska modulatorn baserad på borkvantprickar är 1,1 ms respektive 1,3 ms (Figur 1b). Detta bevisar att de termiska egenskaperna hos borkvantprickar är bättre än hos grafen, med mer forskning som krävs för att undersöka vidare. Genom att applicera den konstruerade helt optiska modulatorn på laserresonatorn, den optiskt styrda Q-switchade laseroperationen realiseras. Jämfört med tillämpningen av akusto-optisk modulator och elektro-optisk modulator i laserfältet, detta arbete visar utmärkt monokromaticitet (0,04 nm) och kontrollerbar frekvens, som har potentiella tillämpningar inom icke-linjär frekvensomvandling och helt optiska kommunikationsfält.