科学家用冰制备光纤并首次实现冰的弹性弯曲

生长成单晶微纳光纤的冰，居然在性能上与玻璃光纤相似，既能够灵活弯曲，又可以低损耗传输光。

浙江大学光电学院教授童利民团队在长期研究中发现了这种奇妙的现象。他们联合来自交叉力学中心和加州大学伯克利分校的合作者，实现用冰制备光纤，相关成果于2021年7月9日发表于《科学》。

从不可能到可能

在人们的常识中，冰是一种透明易碎的脆性物质，没有弹性，无法弯折。

从古至今，人类对冰的好奇心从未停息。人们对冰进行了广泛深入的研究，从冰的高压相、二维结构等新形态到电子束光刻等应用探索，使得人们对冰的认识和应用能力得到了很大提升。

但能否用冰来制备光纤？在长达4年的研究中，童利民团队给出了肯定答案。

我们通常认为，冰是一种脆性的易碎物质，已有的实验数据也支持上述认识。目前，实验测到的冰的最大弹性应变为0.3%左右，大于这个值就会碎裂。

虽然理论计算曾预测，理想情况下冰的弹性应变极限有可能大于10%，但是真实冰晶中由于存在结构缺陷，能够达到的应变值远低于理论极限。

光纤作为一种将光约束和自由传输的功能结构，是目前光场操控最有效的工具之一。将标准光纤直径减小到波长甚至亚波长量级成为微纳光纤，提升或引入光场在空间约束、近场相互作用、表面增强、波导色散及光动量效应等方面的调控能力，在近场耦合、光学传感和量子光学等方面具有独特优势，是目前光纤领域的前沿研究方向。……