透明易碎的冰塊能否變得像橡皮糖一樣富有彈性?浙江大學(xué)、美國加州大學(xué)伯克利分校學(xué)者在低溫環(huán)境中制備出既能夠靈活彎曲，又可以低損耗傳輸光的“冰光纖”。這項成果于9日發(fā)表在《科學(xué)》雜志。

浙江大學(xué)研究團隊

浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院童利民教授介紹說，為了將易碎的冰改造成可以彎曲的冰光纖，研究團隊在零下50攝氏度的低溫環(huán)境中，制備了直徑從800納米到10微米的高質(zhì)量冰單晶微納光纖。

這些纖維狀冰晶結(jié)構(gòu)純凈、均勻，具有獨特的力學(xué)性能。研究團隊發(fā)現(xiàn)，在零下150攝氏度環(huán)境中，冰光纖獲得了10.9%的彈性應(yīng)變，這一數(shù)據(jù)接近冰的理論彈性極限?！斑@意味著冰光纖能夠承受10.9%的結(jié)構(gòu)變形，能夠靈活彎曲，在彎曲之后也能夠迅速恢復(fù)原狀?！蓖裾f。

研究團隊生長的直徑均勻的冰單晶微納光纖

此外，研究團隊在可見光波段實現(xiàn)了冰光纖的寬帶光傳輸，冰光纖的傳輸損耗與高質(zhì)量平面波導(dǎo)相當(dāng)，這種光操控能力意味著冰光纖將能夠用于低溫光學(xué)導(dǎo)波與傳感。

童利民介紹，常規(guī)的玻璃光纖主要成分為氧化硅，即沙子，這是地殼中含量最豐富的材料之一，而在地球及很多地外星球表面，冰或液態(tài)水是更普遍的物質(zhì)。“用冰或水這樣更為普遍的材料來制備微納尺度的光纖，能夠推動適用于特殊環(huán)境的微納尺度冰基技術(shù)，例如作為研究平臺分析病毒光譜等。”