CINNO Research產業資訊，偏振光的產生、調制和檢測在眾多不同領域發揮著關鍵作用，這其中包括光通信、激光處理、動態顯示和生物醫學成像等。市場上，集成一系列光學控制技術的多功能設備原型的進步，在滿足偏振光學應用的未來需求方面具有巨大潛力，這其中需要特別關注的是低功耗、多功能集成和成本效益高的光學組件。

圖片來源：Xu HongWei等

圖1. a、納米片（Nanosheet）材料的合成過程示意圖；b、碳量子點合成工藝示意圖；c、 納米片和碳量子點材料的復合結構示意圖；d、納米片和碳量子點復合材料的膠體性質（使用λ=635nm的激光照射）；e、納米片和碳量子點復合材料的發光性能（使用λ=365nm的紫外線燈照射）；f、納米片和碳量子點復合材料透過正交偏振器觀察到的雙折射現象。

偏振發光材料具有光發射和光學調制的雙重屬性，它具有許多獨特的優勢，包括偏振發光和自適應光學調制等。然而，傳統有機偏振發光材料的應用一直都有很多挑戰，例如對外部場不敏感、發光效率低或紫外線光學穩定性不足等。最近，有研究人員創新地開發出一種新的偏振發光材料，據介紹該材料對外部場的靈敏度有很大的提高，其次它在深紫外波長范圍內的穩定性和發光效率也得到了提高，這對多功能光學控制設備的制造具有重要意義。

由于固有的一維或多維納米尺度，很多低維無機材料與大塊材料相比能夠表現出非常不同的物理性質，這其中值得關注的是，這一類材料具有明顯的量子限制效應和顯著的光學各向異性。具體而言，由不同尺寸的材料制成的復合異質結構材料，能夠獲得優異的電學、磁學、催化和光化學性能，它們在相關應用中表現出非凡的性能。不過，偏振發光材料領域一直沒有看到這樣的突破，這主要歸因于與復合異質結構的制造技術還很不成熟，另外，不同尺寸的材料之間也比較缺乏互補的性質特征。

在最近《光：科學與應用》期刊上發表的一篇新論文中，由中國廣東省中國科學院深圳高級技術研究院的丁寶福領導的一個科學家團隊將一種具有超高刺激敏感度的寬帶隙2D材料與0D的碳量子點（CD）集成。經過驗證，這種合成材料能夠發出高光效和偏振度的藍色熒光。

據介紹，通過這種方案，研究人員合成出首個以0D/2D構型為特征的全無機納米異質結構有機發光材料。此外，基于這種0D/2D納米異質結構發光材料的多功能設備能夠無縫融合光發射、調制和光檢測的功能。

資料來源：Xu HongWei等

圖2. a、集成器件中0D/2D構型復合材料的光學性能示意圖；b、紫外波長范圍內檢測性能的比較分析；c、電場調制（E=6V/mm）下，不同偏振角下發光強度的比較。

構建0D/2D異質結構偏振發光材料的關鍵，不僅在于用不同尺寸的材料有效地錨定組件，還在于確保它們的光學特性能夠無縫協調。為了避免2D材料對0D發光材料激發和發射光之間的潛在吸收猝滅，研究團隊采用了具有寬帶隙和高場靈敏度的鈷摻雜二氧化鈦（CTO）作為基礎色散元件。

通過化學吸附誘導Ti-O-C鍵的形成，該團隊成功合成了CDs/CTO異質結的膠體溶液。這種膠體溶液剛好保留了CTO的光學各向異性特性和CDs的有效藍色發光特性，這也就意味著研究人員成功構建了一款全無機CDs/CTO異質結構的偏振發光材料。

基于上述所開發的異質結構發光材料，研究人員利用光學器件異質結的二向色吸收特性成功實現了360 nm至385 nm范圍內的紫外光的檢測。這其中，CDs的偏振光發射是通過CTO誘導的定向排列實現的，這標志著研究人員基于上述方案成功開發出一種無縫集成調制、發射和檢測的多功能光學控制原型裝置。

該研究成果不僅為偏振發光材料家族引入了一個新成員，還為開發各種異質結構發光材料提供了新的視角和創新的方法。這些特性的融合為光學調制和檢測，以及對偏振發光的調制提供了一種有形的原型器件。這一發現將有可能應用于光催化、生物醫學應用、顯示和光通信等多個不同領域。