【石墨烯發出紅外光】

明道

【石墨烯發出紅外光】

 

 

濟鋼王等人。

發現了另外一個令人振奮的屬性的石墨烯

在美國的物理學家已經發現的神奇材料石墨烯的另一種有用的特性 - 它可以起到與很短的飛秒光脈衝激發時，就像一個激光。

該團隊已經表明，該材料具有兩個技術上重要的性能 - 電子的粒子數反轉，光學增益。

研究結果表明，石墨烯可用於各種光電器件，包括寬帶光纖放大器，高速調製器，電信和超快激光器和吸收。

石墨烯是只有一個原子厚的蜂巢狀晶格中的碳原子排列的片材。

自2004年被發現以來，該材料具有其獨特的電子和機械性能，越來越多的科學家繼續帶來驚喜。

石墨烯能找到一些技術應用 - 甚至取代矽在未來的事實，通過石墨烯的電子奇才以非常高的速度，像“狄拉克”沒有靜止質量的粒子與電子行業的首選材料。

理想光子學？

這種材料也可以光子學的應用程序的理想候選人 - 尤其是光通信，速度是重要的。

例如，它有一個理想的“內部量子效率”，因為幾乎每一個由石墨吸收的光子產生一個電子 - 空穴對，在原則上，可以被轉換成電流。

由於其狄拉克電子，它也可以吸收任何顏色的光，光響應速度極快，這表明它可用於創建設備速度遠遠超過任何今天中採用光學電訊。

研究人員已經證明，他們可以進行基本的設備，如石墨烯的太陽能電池，光發射器，觸摸屏和光電探測器。

然而，很少有研究在飛秒（fs）的材料時，感到非常興奮與光脈衝，創建所謂的非均衡充電狀態 - 尤其是國家組成的非常密集的狄拉克電子會發生什麼。

海港這樣的狀態，有用於使真實世界的光學器件，如超快調製器，放大器和波長轉換器是重要的非線性光學性質的材料。

反轉和增益

在他們的實驗中，濟鋼埃姆斯實驗室和愛荷華州立大學的王和他的同事們興奮的高品質，外延生長的石墨烯單分子膜與泵浦激光脈衝只有35飛秒長，光子能量約為1.55 eV的。

然後，他們測量的樣品有多少光被反射。

由於石墨烯是只有一個原子厚，並有一個零能量的電子的能帶隙，該測定提供被材料吸收的光的量的信息。

王解釋說，這又依賴於光導電性的石墨烯。

研究人員發現，光電導率的變化，從正到負的泵浦脈衝的強度增加。

這意味著更多的光線出來的材料比，表示光增益的東西，他說。

小組證明，激烈的外部泵激光脈衝激發電子石墨烯中，使更多的這些電荷載體中存在的“狄拉克的上部錐體” - 材料的導帶 - 比下側錐體。

一旦發生了這樣的粒子數反轉，探頭光子刺激這些激發態發射的紅外光在一個連貫的級聯。

發出的相干光顯示約1％的訂單，一個值，該值遠遠大於在傳統的半導體光放大器所看到的 - 一個令人驚訝的結果，因為只是一個原子厚的石墨烯是收益，他說。

寬能量範圍

該研究小組發現，這種光增益可以觀察到的能量在很寬的範圍 - 高達數百millielectronvolts低於泵的光子能量。

這樣一個廣泛的光學增益可能會對獨特的石墨烯和相關材料中的散射的光激發電子的事實，即彼此之間速度極快。

更重要的是，只有35飛秒的超短脈衝足以產生這樣的寬帶增益 - 這是從未有過的任何材料。

粒子數反轉和光學增益的紅外部分的電磁頻譜證實了石墨烯的潛在應用，如寬帶光放大器，激光和電信。

然而，仍有很多工作要做，在此之前發生的，王小姐說，現在正在尋找進一步描述在近紅外光激發的石墨烯國家中期和遠紅外光譜區。

我們也正在研究不同樣品的結構和增長方式的影響，他透露。

目前的工作是在物理。

快報。 108 167401。

關於作者

百麗Dumé的特約編輯nanotechweb.org

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/apr/25/graphene-emits-infrared-light