碳纳米管耦合了光和物质 有望实现有机半导体激光源

通过他们对光电子纳米材料上的研究，海德堡大学和圣·安德鲁斯大学（苏格兰）的科学家首次成功地在半导体碳纳米管上证明了光与物质的强相互作用。这种强烈的光与物质之间的耦合是实现新光源的重要一步，例如基于有机半导体的电泵浦激光器。除了其他一些应用之外，他们在电信应用中也很重要。这些结果是海德堡大学教授Jana Zaumseil博士和圣·安德鲁斯大学教授Malte Gather博士合作的产物，并已发表在《自然通讯》上。

基于碳的有机半导体是传统无机半导体材料例如硅的一种性价比更高和更节能的替代品。有这些材料构成的发光二极管已经广泛应用于智能手机的显示屏上了。更进一步的应用于照明技术、数据传输和光伏应用的设备目前还处于原型阶段。然而，到目前为止，还不能用有机材料制成一种重要的光电子器件——电泵浦激光器。主要的原因是，有机半导体只有有限的电荷传输能力。

Zaumseil教授解释说，过去几年的研究已经越来越注重类似激光的基于光与物质耦合的有机半导体发光。如果能够使光子（光）和激子（物质）充分相互作用，那么它们之间的耦合是如此强烈以致于它们产生出所谓的激子极化激元。这些也是可以发光的准粒子。在特定条件下，这种发光能够呈现出激光的特性。根据海德堡大学物理化学研究所光电研究组的纳米材料负责人Jana Zaumseil所说，在结合足够快的电荷输送的基础上，激子极化激元可以使我们接近于实现电泵浦的碳基激光器。

由于Zaumseil教授和Gather教授之间的合作，才使得这第一次演示在半导体碳纳米管中激子极化激元的形成成为可能。与其他有机半导体不同，这些微小的，管形的碳结构能够非常好地传输正电荷和负电荷。该研究的第一作者，博士生Arko Graf解释说，激子极化激元也显示了非凡的光学性质。海德堡和圣安德鲁斯的科学家们认为他们的研究成果是向实现有机半导体基电泵浦激光器迈出的重要一步。Zaumseil教授强调说：“除了有可能产生激光之外，激子极化激元已经使我们能够在很宽的近红外范围内改变碳纳米管发射的光波长。”