偏振光的产生、调制和检测在光通信、激光加工、动态显示和生物医学成像等多个领域发挥着关键作用。多功能原型器件的进步，无缝集成了一系列光学控制技术，在满足偏振光学的未来需求方面具有巨大的潜力，强调低功耗、功能集成和具有成本效益的光学元件。
偏振光源具有光发射和光调制的双重属性，具有偏振光发射和自适应光调制等诸多独特优势。然而，传统的有机偏振光源面临着一个或多个挑战，例如对外部场不敏感、发光效率低或紫外光学稳定性不足。
新型光源的创新具有对外场的高度敏感性、在深紫外波长范围内的稳定性和更高的发光效率，对于多功能光学控制器件的制造具有至关重要的意义。由于低维无机材料在一个或多个维度上具有纳米级尺寸，因此与块状材料相比，低维无机材料表现出独特的物理性质，包括显着的量子约束效应和大量的光学各向异性。
具体而言，由不同尺寸的材料衍生而成的复合异质结构具有卓越的电学、磁性、催化和光化学性能，在相关应用中表现出卓越的性能。然而，偏振光源领域的进步仍然受到阻碍，主要归因于复合材料异质结构构建技术不成熟以及不同尺寸材料之间缺乏互补性能特征的挑战。
在发布在《光：科学与应用》上的一篇新论文中，由中国科学院深圳先进技术研究院的Baofu Ding，Feng Wang和Hui-Ming Cheng领导的科学家团队及其同事将超高刺激敏感宽禁带2D材料与0D碳量子点集成在一起，展示了高效和偏振的蓝色荧光。
这种合成导致了首个全无机纳米异质结构发光体的诞生，其特征是0D/2D构型。此外，基于0D/2D纳米异质结构发光体的多功能器件将发射、调制和光检测功能无缝融合。
建立0D/2D异质结构发光体的关键不仅在于有效锚定具有不同尺寸材料的组件，还在于确保其光学特性的无缝协调。为了规避二维材料对0D发光材料的激发和发射光的潜在吸收猝灭，研究团队采用钴掺杂二氧化钛色散作为基础元件，其特点是具有宽禁带和高场灵敏度。
通过化学吸附诱导的Ti-O-C键的形成，该团队成功合成了CDs/CTO异质结的胶体溶液。该胶体溶液恰如其分地保留了CTO的光学各向异性和CD的高效蓝色发光特性，标志着首屈一指的全无机CDs/CTO异质结构发光体的成功构建。
基于已开发的异质结构发光体，利用异质结的二向色吸收特性，该光学器件有助于检测360 nm至385 nm范围内的紫外光。CD的偏振发射是通过CTO诱导的定向排列实现的，标志着成功建立了集调制、发射和检测于一体的多功能光控样机。
研究成果为偏振光源家族引入了一个新成员，为开发多样化异质结构光源提供了新的视角和创新方法。这些特性的融合为光学调制和检测以及偏振发光操作提供了有形的原型设备。该发现将在未来应用于光催化、生物医学应用、显示和光通信等多个领域。
