聚焦激光束改变TiO2纳米管状结构的折射

　　二氧化钛纳米管(titanium dioxide, TiO2)广泛使用于空气净化、自洁表面制作、光伏装置、感知器以及生医领域。摩尔多瓦、澳洲与英国研究人员最近开发出一种新方法，利用聚焦激光束改变这些纳米管状结构的折射率，此结果能进一步扩展这些材料的应用潜能。

　　此新技术使用聚焦激光束直接照射于TiO2纳米管薄膜表面上，光束所造成的热能可控制薄膜的局部结晶结构，因此改变了材料的折射率。此研究团队由摩尔多瓦科技大学(Technical University of Moldova) Ion Tiginyanu所领军，他们在0 °C的电解液(含乙二醇和氢氟酸)中对钛薄膜进行阳极氧化处理以产生TiO2纳米碳管薄膜。此技术产生有序纳米管数组并以2D六角晶格排列。

　　实验结果发现，以聚焦激光束照射TiO2薄膜可产生两种不同晶相：锐钛矿(anatase) 与金红石(rutile)。此激光处理可产生这两种晶相的组合，或是锐钛矿相的单独存在。优点在于此写入效果似乎具永久性，形成之后便难以改变此锐钛矿相。当激光功率高于0.4×105 W cm–2时，纳米碳管结构会形成金红石核心及锐钛矿壳层。然而，激光功率须保持于1×105 W cm–2 之下才能保持纳米管矩阵的初始形貌。 Tiginyanu解释，锐钛矿和金红石相的形成乃是由于激光所产生的高温。最热的激光光点中心区域会产生金红石结构，而温度较低的圆周区域则导致锐钛矿的形成。该研究团队使用微拉曼(micro-Raman)及微阴极发光(micro-cathodoluminescence)扫描系统确认此两种不同材料相的特征，并且证明这两种结构有不同的折射率。

　　激光束处理后的TiO2纳米管可望用来制作光波导、分光器、环形共振器以及其它光电结构，而如此无须光罩的直接写入技术可望大幅增加这些纳米管结构的应用领域。该研究团队包含澳洲新南韦尔斯大学。