二氧化钛助力新一代纳米尺度机械应力光学传感器的诞生

      来自洛桑联邦理工学院、德国和法国的科学家发现了一种廉价而丰富的锐钛矿型二氧化钛具有新的特性，这一特性使二氧化钛有望成为室温纳米传感器机械应力的光学读出材料。

      测量纳米世界中的机械应力是材料科学和工程中的一个重大挑战。突破的关键是将能够对机械应力作出反应的廉价纳米尺寸材料与简单的检测方案相结合。一种可行方法就是开发具有光学读出的传感器。然而，到目前为止，还没有任何纳米材料在施加机械应力时以简单且可预测的方式改变其吸光性能，尤其是在室温条件下。如果能够拥有这种材料，那么在许多传感应用中将有极大的用途，比如用于生物科学和计量学中的传感器件。

      与此同时，位于洛桑超大科学中心洛桑联邦理工学院的Majed Chergui实验室与Max-Planck实验室的Angel Rubio理论团队和Le Mans大学的Pascal Ruello理论团队合作，证明了二氧化钛锐钛矿型纳米粒子可以彻底改变这一领域。

      二氧化钛是一种廉价而丰富的材料，已广泛应用于光电池、光催化、透明导电衬底、防晒霜、油漆、水和空气净化等领域。Chergui和他的同事们最新进展发表在了最近的 Nano Letters期刊上，他们的研究表明二氧化钛具有光学读出功能，是开发纳米级室温应变传感器的最有前景的候选材料。

     实验中，研究人员在室温条件下向二氧化钛纳米粒子中发射了机械应力波，并在材料主吸收带附近监测了它们的光学响应，称为激子。他们发现，在施加机械应力下，纳米二氧化钛的光响应强度发生了变化。这种简单的反应与所有目前已知材料的行为不一致，后者对机械应力的光响应是不一致的。这些新发现为基于单个激光频率调谐激子共振的光学读出传感器的发展铺平了道路。

      由于二氧化钛已经被嵌入到大量的设备中，并且有广泛的专业知识可将其与其他系统相结合，所以这些发现有望在纳米尺度上产生新一代的机械应力光学传感器。