Dans une nouvelle publication de Avancées opto-électroniques , chercheurs dirigés par le professeur Han Zhang de l'Université de Shenzhen, Shenzhen, Chine, examiner si les points quantiques de bore surpassent le graphène en propriétés thermiques.

La découverte du graphène en 2004 a ouvert la porte aux possibilités des matériaux bidimensionnels. Divers matériaux bidimensionnels ont été rapportés depuis, (phosphore noir, sulfures de métaux de transition, isolants topologiques, MXene, etc.) mais le graphène est encore largement étudié en raison de ses excellentes propriétés optoélectroniques. La conductivité thermique du graphène monocouche pur avec peu de défauts atteint 5300 W/mK, qui est le matériau thermique le plus potentiel connu. Les propriétés des matériaux étant étroitement liées à leur structure atomique, on peut se demander s'il existe de nouveaux matériaux dont les propriétés thermiques dépassent celles du graphène ? Certains chercheurs ont utilisé la fonction de Greens hors équilibre et la méthode des premiers principes pour prouver que la conductivité thermique du borophène peut surpasser celle du graphène, ce qui implique que le bore a un potentiel élevé pour les applications thermiques. En raison de la difficulté de fabriquer du borophène, il n'y a pas eu de rapports expérimentaux pertinents sur les propriétés thermiques à ce jour. Dans cet article en cours, Le groupe de recherche du professeur Han Zhang décrit la préparation de points quantiques de bore, et indirectement prouvé les propriétés thermiques des matériaux de bore en combinant des commutateurs thermo-optiques. Les résultats ont été appliqués avec succès aux domaines des modulateurs tout optique et de l'ingénierie laser. Les expériences des auteurs prouvent que les matériaux au bore sont prometteurs pour la conversion photothermique et que les applications de conduction thermique dépassent celles du graphène. D'autres recherches sur les propriétés thermiques du borophène sont prévues par le groupe de recherche.

Le groupe de recherche du professeur Han Zhang propose la préparation d'un matériau de points quantiques de bore par la méthode d'exfoliation en phase liquide. La microscopie électronique à haute résolution et la microscopie à force atomique ont été utilisées pour prouver la préparation réussie de points quantiques de bore. La thermographie a été utilisée pour enregistrer et analyser les caractéristiques de conversion photothermique et la stabilité des points quantiques de bore. Les résultats expérimentaux montrent que les points quantiques de bore ont une excellente stabilité thermique (figure 1a). Le temps de réponse du modulateur tout optique basé sur l'effet thermo-optique est étroitement lié à la génération de chaleur et à la diffusion thermique. Les auteurs ont utilisé cette méthode pour comparer indirectement les caractéristiques photothermiques du matériau de bore avec celles du graphène et ont réussi à réaliser le modulateur de phase et d'intensité tout optique. Les temps de montée et de descente du modulateur tout optique à base de graphène sont de 9,1 ms et 3,2 ms, respectivement. Dans l'expérience décrite dans cet article, les temps de montée et de descente du modulateur tout optique basé sur les points quantiques de bore sont respectivement de 1,1 ms et 1,3 ms (figure 1b). Cela prouve que les propriétés thermiques des boîtes quantiques de bore sont meilleures que celles du graphène, avec plus de recherches nécessaires pour approfondir. En appliquant le modulateur tout optique construit au résonateur laser, l'opération laser à commutation Q commandée optiquement est réalisée. Par rapport à l'application du modulateur acousto-optique et du modulateur électro-optique dans le domaine laser, ce travail montre une excellente monochromaticité (0,04 nm) et une fréquence contrôlable, qui a des applications potentielles dans les domaines de la conversion de fréquence non linéaire et de la communication tout optique.