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磁性液体作为一种新型的功能材料,在磁场或者光场的作用下可产生不同的物理效应,形成多种的功能结构,展现丰富的物理现象和特性。利用激光捕获、热迁移、反磁化等作用,我们同样可以通过外磁场或光场的作用对磁性液体中的非磁性微/纳米颗粒进行操纵和控制。目前,磁性液体作为可构建光子器件的新型材料已成为微/纳米光子学研究的热点之一。研究磁性液体中微/纳米颗粒的光学特性及外场对其的操纵,对设计性能更优越的功能器件有重要意义。
本文的主要工作包括以下四个方面:
1.磁空穴的激光操纵。在薄样品池中,利用外磁场使磁性液体中的磁空穴获得较强的相互排斥能抵消激光光阱的束缚能,从而使磁空穴逃出激光光阱束缚,并在激光光斑处留下一个耗尽区域。而在厚样品池中,无论在多强的磁场下磁空穴仍然被激光稳定捕获。在平行磁场下可使磁空穴链沿平行于磁场方向运动。
2.磁空穴对磁场响应的透过率表征研究。根据不同的磁空穴体积密度可将胶体溶液划分为固、液、气三相,我们发现胶体溶液在外磁场下的光透过率增强与磁空穴体积密度有紧密联系,在液相和固相的相变区域出现透过率增强因子锐减的情况。
3.基于热迁移效应的三维晶体自组装。通过适当的配比混合磁性纳米颗粒和二氧化硅小球可获得较大的有效Soret系数,在实验上利用热迁移效应快速驱使二氧化硅小球往热场中心聚集,我们成功组装少缺陷少位错的高质量三维胶体晶体。
4.激光操纵对光开关性能影响的研究。磁性液体的光开关速度与入射激光的功率有密切关系,通过激光诱导磁性纳米颗粒形成团簇,我们大大提高了磁性液体薄膜磁光开关的速度。