二维晶体悬浮液的巨磁双折射效应与可调着色
应用物理
2020-08-26 v1 材料科学
光学
摘要
在通过光与物质相互作用操控光的过程中，一个长期追求的目标是实现磁场可调着色，即所谓的磁致变色效应，由于其非接触和非侵入的特性，在光学、生物化学和医学应用中具有巨大前景。这一目标可通过磁场控制的双折射实现，其中颜色由透射偏振光中相位延迟分量之间的干涉产生。迄今为止，利用电场、材料手性和机械应变已演示了双折射可调着色，但由于透明介质磁光响应弱或磁响应介质（如铁磁流体）对可见光透射率低，磁场控制一直难以实现。在此我们展示了二维钴掺杂氧化钛水悬浮液的磁场可调着色，其表现出异常大的磁双折射效应。在低于 0.8 T 的适中磁场下，悬浮液的颜色可在可见光范围内调谐超过两个波长周期。我们表明，这种巨磁致变色响应源于偏振光特别大的相位延迟（>3 pi），而这又是大科顿-穆顿系数（比已知液晶大三个数量级）、相对高的饱和双折射（delta n = 2 x 10^-4）以及悬浮液对可见光高透明度的综合结果。该工作开辟了通过工程化磁双折射实现可调着色的新途径，并可轻易扩展到其他磁性二维纳米晶体。所展示的效应可用于多种磁光应用，包括磁场传感器、波长可调光学滤波器和透明打印。
引用
@article{arxiv.2007.09388,
title = {Giant magneto-birefringence effect and tuneable colouration of 2D crystals' suspensions},
author = {Baofu Ding and Wenjun Kuang and Yikun Pan and I. V. Grigorieva and A. K. Geim and Bilu Liu and Hui-Ming Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.09388},
year = {2020}
}
备注
10 pages, 4 figures. Nature Communications, 2020, Accepted