據物理(lǐ)學(xué)家組織網6月20日報道,美國加州大學聖地亞哥分校的科學家借(jiè)助紅外線光束,沿石墨烯表麵激(jī)發出電子波,並(bìng)證明他們能通過簡單的電路,控製這(zhè)些被稱為等離子體振(zhèn)子的振蕩波的長度和高度。相關研(yán)究報告(gào)發表在6月21日《自然》雜誌網絡版上。
這是(shì)首次(cì)在石墨烯上觀察到等(děng)離子體振子,也是在無法使用光的(de)緊密(mì)空間內(nèi),利用(yòng)等離子體振子進行信息處理的重(chóng)要一步。就像光能夠通過光纖攜帶複雜的信號一樣,等離(lí)子體(tǐ)振子也能被用於傳輸信息。但等離子體振(zhèn)子僅能在(zài)更緊密的(de)空間裏(lǐ)攜(xié)帶信息。該校物理係教授迪米特裏?巴索夫說(shuō):“每(měi)個人都懷疑等離子體振子(zǐ)會不會出現,但眼見為實,我(wǒ)們拍攝的圖像能夠證明它們的傳播,以及外界(jiè)對其的(de)控製。”
為了製造這個設備,科研人員從石墨中剝離出了石墨(mò)烯,並(bìng)將其(qí)放置在(zài)二氧化矽芯片上揉搓。隨後將紅外線激光照射在石墨烯表麵以(yǐ)激發等離(lí)子體振子,並利用超靈敏的原子力顯微鏡懸臂對(duì)這些波進行測量。
雖然發(fā)射(shè)的波基本無法測量(liàng),但當它們到達石墨烯的邊緣時,能夠反(fǎn)射出像水(shuǐ)波紋一樣的波。從邊(biān)緣返(fǎn)回的振(zhèn)蕩將(jiāng)增加或抵消隨後而來的波(bō),創(chuàng)造出獨特的幹涉圖樣,從而揭示出(chū)這些波的波(bō)長和振幅。此外,科(kē)學家還能通過控製附著在石墨烯表(biǎo)麵的電極以及芯片下的純(chún)矽(guī)層形成的電(diàn)路,來改變幹涉圖樣。
研究人員表示,因為光的波長就有數百納米,因此不可能將光限製在納(nà)米級別內。但利用(yòng)光(guāng)卻能激發長度範(fàn)圍在100納米(mǐ)左右的表麵(miàn)等離子體,其能以超高的速(sù)度從芯片的一邊穿越(yuè)至另(lìng)一邊。科學家稱,這是測量到的最短的等離子體振子波(bō)長之(zhī)一(yī),然而這(zhè)種波卻可(kě)以像它們在黃金等金屬中(zhōng)傳播得一樣遠。與(yǔ)基於金屬的等離子體振子不(bú)同,石(shí)墨烯等離(lí)子體振子能夠按需進行調整。
通過監控石墨烯等離(lí)子體振子,研究人員(yuán)能夠了解電子在這種新形(xíng)式的碳中發揮什(shí)麽作用,其基本相互作用又將如何管控它們的特性。巴索夫強調說:“石墨烯(xī)光電子(zǐ)學與信息處理非常具有前途(tú),我們希望此次的研究(jiū)能為未來相關技術(shù)的發展提供幫助。”
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