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日研究團隊發現「光關閉跳躍效應」 結晶因光熱相乘而動

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日本靜岡大學、高知工科大學與東京科學大學的聯合研究團隊宣布發現一種新現象:當紫外光照射的結晶在加熱狀態下突然關閉光源時,結晶會產生微小跳躍運動,宛如「瞬間起跳」。這一被命名為「光關閉跳躍效應」(Light-Off Salient Effect)的現象,源於光與熱的相乘作用,為新型感測器與能源材料的開發開啟了可能性。研究成果已提交至國際期刊,並於高知工科大學官網與相關新聞發布中公開。

研究團隊以特定有機結晶為對象,進行了一系列光熱交互實驗。實驗中,結晶在紫外光照射下被加熱至特定溫度(約50-100℃,視材料而定)。當光源突然關閉時,結晶表面因光熱誘導的應力釋放,產生微米級的跳躍運動,肉眼可見其「彈跳」行為。這種運動並非隨機,而是與光熱刺激的時序高度相關,顯示出可控性。團隊利用高精度顯微鏡與熱成像技術,捕捉並分析了結晶的動態響應,確認光與熱的協同作用是關鍵。

與傳統光熱效應不同,該現象的核心在於「光關閉」的瞬間。研究指出,紫外光引發結晶內部分子結構的激發態,而加熱則增強分子振動。當光源消失,分子迅速回到基態,伴隨能量釋放,驅動結晶表面產生機械運動。這種「相乘效應」使結晶表現出類似微型彈簧的行為,為材料科學提供了新視角。

研究團隊認為,這一現象可應用於多個前沿領域。首先,其高靈敏度特性適合開發新型感測器。例如,利用結晶對光熱變化的快速響應,可設計用於環境監測的微型感測器,檢測光照或溫度變化。此外,結晶的機械運動具備能量轉換潛力,可能用於微型能源採集裝置,將光熱能量轉化為機械能,進而驅動奈米級設備。這為可持續能源材料的研究提供了新思路。

靜岡大學研究負責人表示,這項發現揭示了光與熱在材料中的非線性交互作用,為設計智能響應材料奠定了基礎。高知工科大學的參與者則強調,該技術的低成本與可擴展性,使其在工業應用中具備競爭力。

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