【等離激發現石墨烯中】

明道

【等離激發現石墨烯中】

 

 

在石墨表面等離激紋波

兩個獨立的團隊，物理學家已經能夠創建和控制“等離激元” - 傳導電子的集體振盪 - 的石墨烯表面上是第一次。

他們的實驗方法，被稱為“等離子激元干涉”，可以用來研究超導體和拓撲絕緣體材料，包括廣泛的。

由於等離子體相互作用強烈的光，石墨烯可以用來創建新的光學設備，甚至隱形斗篷的材料。

表面等離子體振子可以在一定的波長與光相互作用，以創建表面等離子體極化激元（SPPs）的，這是沿表面傳播的光等激發。

許可證，往往有比相關聯的光的波長較短，所以往往局限於光到一個較小的區域比在自由空間中被允許。

這種集聚效應是特別有用的用於收縮的大小的光學電路，還可以被用於創建的“轉換光學”的，如superlenses和隱形斗篷。

支持許可證，也被用作化學傳感器，因為它們趨向於提高光和分子之間的相互作用的結構。

集中能源

石墨 - 蜂窩晶格只有一個原子厚的碳 - 預計有等離激元的屬性，這些屬性是有點不同的金屬，其中的等離子體振子已被詳細研究了。

這是因為石墨烯中的傳導電子的行為，如“狄拉克費米子”，這意味著它們穿過的材料在接近光的速度。

因此，石墨烯的等離子體振子的電磁能量集中到一個更小的區域，這可能是有用的等離子體振子為基礎的技術的研究人員開發。

由於存在這些差異，然而，傳統的技術使用紅外光來創造和研究等離激元不工作的石墨烯。

這兩支球隊的物理學家使用的銳利尖端的原子力顯微鏡（AFM），紅外光束聚焦到石墨烯作為nanoantenna。一個團隊包括浙飛，德米特里·巴索夫和他的同事在美國加州聖地亞哥大學，與合作者一起在美國，新加坡，德國。

其他球隊巴塞羅那由弗蘭克KOPPENS ICFO在領導的科學家從中國船舶重工集團公司在馬德里和nanoGUNE的研究實驗室在聖塞瓦斯蒂安。

鋒利的尖

原子力顯微鏡的尖端，也能與等離激元已經在石墨烯，這將影響到反射回來的紅外光從尖端到一個探測器。

因此，團隊可以檢測等離子體振子的材料中，通過掃描整個石墨烯的表面的前端，並在大量的位置進行測量。

在每一個位置上，等離激元的尖端輻射整個石墨烯就像一個池塘的漣漪，直到他們反映的邊緣。

這將創建一個模式的駐波干擾 - 一個形象而建立起來的原子力顯微鏡針尖的掃描整個樣品。

在兩個實驗中發現，物理學家比那些創建的閃亮的紅外光對金屬 - 確認的想法，石墨烯的等離子體振子的電磁能量集中到一個更小的區域比金屬等離子體的等離子體振子的波長要短得多。

研究人員還能夠石墨烯的等離子體振子的波長和振幅的調整，通過改變所施加的柵極電壓，這可能導致晶體管等器件，其中光可以被電氣控制的發展。

雖然通過改變金屬納米結構的大小和形狀，可以控制金屬等離子體振子的屬性，例如電調諧並沒有被證實在金屬中。

柵極電壓改變移動石墨烯中的電子的密度，解釋說：巴索夫。

隨著更多的自由電子在石墨烯中，它的電子液體變得更加”剛性“和電漿振盪的波長的減小，而其變化的幅度，提高”。

這是一個重要後果的柵極電壓可以被用於切換和關閉的等離子體振子。

因此，KOPPENS認為，這項研究可能導致超快光學開關。

其他應用包括更好的傳感器和新的量子信息處理系統。

至於巴索夫，他是熱衷於廣泛的材料研究的新工具開發等離激元干涉。

這種新的方法將同樣有用，其他許多異國情調和有趣的材料來探測表面物理，其中，在表面上進行，而其餘大部分絕緣的拓撲絕緣體，他說。

這項研究是描述在自然的兩篇論文。

關於作者

麥高約翰斯頓是編輯器的physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/jun/21/plasmons-spotted-in-graphene