Kaip infraraudonųjų spindulių šviesą galima sugrausti graffen nanostructures

Anonim

Tyrėjai iš CIC nanoGUNE, bendradarbiaudami su ICFO ir Graphenea, parodė, kaip infraraudonųjų spindulių šviesą galima užfiksuoti nanotechnologijomis, pagamintomis iš grafeno. Tai atsitinka, kai šviesos poros įkrauna grafetus. Gautas šviesos ir krūvio svyravimų mišinys, vadinamas plazmonu, gali būti suspaustas į rekordiškai mažus tūrius milijonus kartų mažesnių nei įprastų dielektrinių optinių ertmių. Pirmą kartą šį tyrimą atliko tyrinėtojas, pasitelkęs naujausius, arti lauko mikroskopus, ir paaiškintas teorija. Tyrėjai nustatė dviejų tipų plazmoninių kraštų ir lakštų režimus, kurie plinta lape arba palei lapų kraštus. Šoniniai plazmonai yra unikalūs dėl jų sugebėjimo nukreipti elektromagnetinę energiją į vieną dimensiją.

Darbas, aprašytas " Nature Photonics", atveria naujas galimybes labai mažiems ir efektyviems fotodetektoriams, jutikliams ir kitoms fotoninėms ir optoelektroninėms nanodulkėms.

Grafene pagrįstos technologijos leidžia labai mažai optinių nanodavimų. Grafeno lakšto, monosluoksnio anglies atomų lakšto sugerto šviesos bangos ilgis gali būti sutrumpintas 100 kartų, palyginti su šviesa, skleidžiama laisvoje erdvėje. Dėl šios priežasties šviesa, sklindanti grafeeno lakštu, vadinama grafeno plazmonu, reikalauja kur kas mažiau vietos. Dėl šios priežasties fotoniniai prietaisai gali būti daug mažesni. Plazmoninės lauko koncentracija gali būti dar labiau sustiprinta gaminant grafeno nanostruktūras, veikiančias kaip nanorezonatoriai plazmonams. Išplėstinis laukas jau yra aptikęs taikymą sustiprintose infraraudonųjų spindulių ir terahertzų fotografavimo ir infraraudonųjų spindulių vibracinių molekulių jutimuose, be kitų dalykų.

"Veiksmingų prietaisų, pagrįstų plazmoninėmis grafeno nanorezonatoriais, plėtra kritiškai priklausys nuo to, kaip jie tiksliai supranta ir kontroliuoja jų viduje esančius plazmoninius režimus", - teigia dr. Pablo Alonso-Gonzalezas (dabar Ovjedo universitete), kuris atliko realaus vaizdo erdvę graphene nanoresonatoriai su lauko mikroskopu.

"Mus labai sužavėjo plazmoninių kontrastų įvairovė, pastebėta šalia lauko atvaizdų", - sako dr. Aleksejus Nikitinas, Ikerbasque mokslinis bendradarbis nanoGUNE, kuris sukūrė teoriją atskiriems plazmoniniams režimams identifikuoti.

Tyrimo komanda atskyrė atskirus plazmoninius režimus ir juos išskyrė į dvi skirtingas klases. Pirmoji plazmonų "lapų plazmonų" klasė - gali egzistuoti "viduje" graphene nanostruktūrose, besitęsiančiose visoje grafeno srityje. Ir atvirkščiai, antroji plazmonų klasė - "krašto plazmonai" - gali eksponuoti tik graffeno nanostruktūrų kraštutiniuose kraštuose, dėl to, kad jų kampuose atspindimasis, grafinės nanoretanglankių grafo nanoretangliuose nulaužė galerijos režimus į disko formas nanorezonatorių arba Fabry-Perot rezonuoja. Apatinės plazmoninės plokštelės yra daug lengviau nei plokštelės plazmonai ir, svarbiausia, perduoda energiją viename matmenyje.

Tikrojo kosmoso atvaizdai atskleidžia dipolinius krašto režimus, kurių režimo tūris yra 100 milijonų kartų mažesnis nei laisvos erdvės bangos ilgio kubas. Mokslininkai taip pat išmatavo kraštinių plazmonų sklaidą (energiją kaip impulso funkciją) pagal jų artimųjų lauko vaizdus, ​​pabrėždami krašto plazmonų sutrumpintą bangos ilgį, palyginti su lakštinio plazmonais. Dėl savo unikalių savybių, krašto plazmonai gali būti perspektyvi platforma, skirta ateityje naudoti kvantinius taškelius ar atskiras molekules ateityje optiniuose elektroniniuose įrenginiuose.

"Mūsų rezultatai taip pat suteikia naujų žinių apie grafinės plazmonų greitosios srities mikroskopijos fiziką, kuri gali būti labai naudinga interpretuojant šalia lauko vaizdus iš kitų šviesos medžiagų sąveikų dvimačiose medžiagose", - sako Ikerbasque Research Professor Rainer Hillenbrand, kuris vadovavo projektui.

menu
menu