摘要：基于阻抗匹配理论(IMT)和多层局域表面等离子体共振(LSPR)耦合效应,设计了一种多层石墨烯-黑磷可调谐各向异性吸收器。通过采用时域有限差分法(FDTD)进行模拟仿真计算分析发现,TE偏振下,吸收器在波长20.8~45.34μm范围内可实现94%的宽带平均吸收;TM偏振下,在波长16.6~44.6μm范围内可以实现96.3%的宽带平均吸收,呈现出一定程度的各向异性吸收特性。此外,通过调整石墨烯-黑磷块的宽度,可以调节吸收带宽。同时,动态调节石墨烯的费米能级或黑磷的电子掺杂浓度也能够调节吸收带宽和平均吸收率。该研究成果对动态可调谐红外能量采集、偏振选择性吸收和红外伪装领域具有理论指导意义。

摘要：黑磷支持各向异性的表面等离激元,可用于设计具备更多功能的原理性器件。用时域有限差分法数值模拟了中红外到远红外波段基于黑磷的层-盘-层系统中不同等离激元模式之间的杂交行为。通过动态调节黑磷中的载流子浓度,可以实现两个晶格方向上强耦合现象的产生与控制。对不同模式间的耦合进行分析并计算,得到吸收光谱中的拉比分裂能最高可达42.9 meV。此外,还计算了偏振角度对各向异性强耦合的影响,其最高可以实现6个吸收频带。该模型可为构建未来在中远红外波段工作的基于二维材料紧凑型各向异性等离激元器件提供基础。

摘要：基于二维材料的纳机电谐振器具有体积小、频率高、品质因数高等优势,在传感领域具有很大的应用潜力。其中,黑磷由于其波纹状的平面结构和各向异性的机械特性,为平面内矢量传感提供了可能。利用黑磷设计了一种光学激发光学读出的新型纳光机电磁矢量传感器。利用有限元分析法,探究了黑磷层数和长宽比对矢量性的影响,确定了黑磷谐振器的尺寸为0.6μm×0.134μm×0.5 nm;分别探索了高杨氏模量和低杨氏模量方向对磁场响应的各向异性。通过谐振模式的空间分布,解释了角度和长宽比对器件灵敏度和矢量性的影响机理。结果表明,将磁场旋转90°,灵敏度可从-4.048 MHz/mT变化为5.796 MHz/mT。与精度相近的洛伦兹力的微机电磁传感器相比,所设计传感器的频率可提高6个数量级,尺寸可缩小6个数量级。该设计为新型纳光机电矢量传感器的制备提供了一种方法。

摘要：归纳了黑磷在力学和摩擦学方面的理论计算和实验研究进展,重点总结了黑磷因其独特的褶皱结构而导致的负泊松比及力学性质的各向异性,关注了厚度、缺陷、预应变以及环境降解等因素对其力学性能的影响。黑磷优异的力学性能为运动传感器、柔性器件、安全装备以及微机电系统等的设计与开发提供了新的选择。应变以及缺陷对其力学性能的调控可以为黑磷的应用推广提供新的思路。大气环境条件下,黑磷的表面降解是阻碍其应用的一大瓶颈,但其化学活性可以在摩擦学领域中加以利用,实现超润滑。同时重点概述了近年来对黑磷的微观摩擦学研究,主要集中在黑磷摩擦性能的各向异性、厚度和载荷的影响,以及表面降解对润滑的贡献。黑磷纳米片、黑磷量子点等纳米材料在油基润滑、水基润滑以及聚合物复合材料方面的摩擦学研究表明,高载下黑磷的润滑性能优异,有望推动工程领域超润滑的实现。最后,对二维纳米材料黑磷未来的研究与发展做了进一步的展望。

摘要：新型纳米材料黑磷呈二维折叠层状结构,具有独特的光电特性,其理论容量大、载流子迁移率高、氧化还原电位低、带隙可调,在电化学储能、光催化制氢、癌症靶向治疗等领域应用前景广阔。尤其是在电化学储能领域,因其高达2596 mAh/g的理论比容量,已被作为锂离子电池与钠离子电池的负极材料得到了广泛的应用,是可充电电池理想的负极材料之一。综述了黑磷在离子电池领域的应用,旨在为后续黑磷的结构设计奠定基础,为储能领域蓬勃发展铺平道路。

摘要：运用分子动力学方法探索了水-黑磷流-固界面各向异性、水流驱动力、黑磷通道宽度和黑磷层数等对黑磷通道内Poiseuille水流流动特性的影响规律.研究结果表明:随着驱动力的增加,边界滑移速度随之增加各向异性也会对压力驱动作用下纳米通道内的水分子的流动特性产生影响,具体表现为边界滑移速度会随着手性角度的增加而减小,而水分子黏度系数却不受各向异性的影响.发现黑磷表面天然的褶皱结构所产生的粗糙势能表面,是导致流固界面各向异性特性的本质原因.在加速度值保持不变的情况下,研究纳米通道宽度和黑磷层数对水分子流动特性的影响,发现随着纳米通道宽度的增加,水分子滑移速度随之减小;双层模型中水分子的速度分布与单层模型差异微小,而随着层数的增加,黑磷-水流固交互界面能随之增加,各向异性规律依然保持不变.研究结果将为水-黑磷流体器件设计与制备提供理论基础.

摘要：根据Drude模型在理论上计算了太赫兹(THz)波段二维黑磷(2D BP)在扶手椅方向(X)和锯齿方向(Y)上电导率随频率的色散及吸收.发现2D BP在X和Y两个方向上电导率不同,从而导致了其介电常数的不同,进而可以对不同偏振方向的THz波起到不同的调制作用.利用2D BP对THz波具有偏振依赖的特性,设计了2D BP-SiO2三明治周期结构,通过三维电磁场仿真软件CST Microwave Studio计算了这种结构对THz波的调控特性,研究发现,这种结构对不同偏振方向入射的THz波有不同的吸收;改变结构中底层SiO2层的厚度,结构的吸收率也发生了相应的变化.基于此,研究提出了这种结构对偏振平行于2D BP扶手椅方向和锯齿方向的THz脉冲有最大吸收率差时的底层SiO2层厚度.结果表明这种结构可以用于设计新型结构紧凑的THz吸收器和偏振器.

摘要：基于传输矩阵和表面声子极化子理论,设计了黑磷-硫化锌异质结来实现对远红外区间反射光束古斯-汉欣(GH)位移的调控.理论计算结果表明,通过控制黑磷的电荷掺杂密度及各项异性轴方向等因素,GH位移可被调控且其最大值甚至可达到真空波长的68倍左右.这些研究结果对于新型纳米光学器件的研究具有重要意义.

摘要：黑磷是一种具有直接带隙的二维材料,其较宽的带隙填补了石墨烯和二维过渡金属硫化物之间的带隙空白,其特殊的褶皱状晶体结构导致了其独特的面内各向异性,使其具有了独特的力电磁响应特性.本文基于单层黑磷设计了一种金光栅/黑磷/硅的混合等离子体结构的磁光器件.通过金属光栅诱导异常透射显著增强透射率,同时通过TE模式和TM混合等离子体模式匹配耦合增强了法拉第旋转效应.在1.5 THz工作频率点,对器件参数进行优化后,施加5 T的外部磁场,法拉第旋转角度可以达到2.7426°,增益为14.434倍,同时透射率能够保持在85%以上.此外,研究了黑磷的载流子密度和外部磁场对磁光器件的调谐特性.最后,讨论了金属光栅的类等离子模式对本征波导模式和法拉第磁光效应的影响.

摘要：黑磷是一种具有直接带隙、各向异性和高比表面的新型二维材料。二维黑磷材料具有优异的光电性能、催化活性、生物相容性,可被用于储能材料、催化和生物医药等多个领域,是目前的研究热点。介绍了二维黑磷材料的研究现状、制备方法及其在医药领域的应用研究进展。