中美学者制备出可用于低温光学导波与传感的“冰光纤”

透明易碎的冰块能否变得像橡皮糖一样富有弹性?浙江大学、美国加州大学伯克利分校学者在低温环境中制备出既能够灵活弯曲，又可以低损耗传输光的“冰光纤”。这项成果于9日发表在《科学》杂志。

浙江大学研究团队

浙江大学光电科学与工程学院童利民教授介绍说，为了将易碎的冰改造成可以弯曲的冰光纤，研究团队在零下50摄氏度的低温环境中，制备了直径从800纳米到10微米的高质量冰单晶微纳光纤。

这些纤维状冰晶结构纯净、均匀，具有独特的力学性能。研究团队发现，在零下150摄氏度环境中，冰光纤获得了10.9%的弹性应变，这一数据接近冰的理论弹性极限。“这意味着冰光纤能够承受10.9%的结构变形，能够灵活弯曲，在弯曲之后也能够迅速恢复原状。”童利民说。

研究团队生长的直径均匀的冰单晶微纳光纤

此外，研究团队在可见光波段实现了冰光纤的宽带光传输，冰光纤的传输损耗与高质量平面波导相当，这种光操控能力意味着冰光纤将能够用于低温光学导波与传感。

童利民介绍，常规的玻璃光纤主要成分为氧化硅，即沙子，这是地壳中含量最丰富的材料之一，而在地球及很多地外星球表面，冰或液态水是更普遍的物质。“用冰或水这样更为普遍的材料来制备微纳尺度的光纤，能够推动适用于特殊环境的微纳尺度冰基技术，例如作为研究平台分析病毒光谱等。”