Сфера застосування графена розширюється

Моноатомний вуглецевий шар, що відомий як графен, володіє цілим букетом механічних та електронних властивостей, які не дають спокою вченим, які намагається застосувати ці властивості якнайширше. Оптичні (або, вірніше, оптоелектронні) властивості графену, навпаки, активного інтересу до цих пір не викликали. Тепер же завдяки дослідженням, проведеним в Інституті матеріалознавства та інжинірингу (Сінгапур), відношення до цього може покращитись

Вчені виявили, що взаємодія одиночних листів графена, що знаходяться на певній відстані один від одного, дозволяє встановити контроль над поширенням світла на нанометровому рівні. Отриманих результатів вистачило відразу на дві статті, опубліковані в журналах Physical Review Letters і Physical Review B.

Ось один з найбільш інтригуючих результатів: світло, що проходить між двома близько розташованими одиночними листами графена, може поширюватися більш ефективно (з меншими втратами), ніж у випадку непарного листа. Вчені відзначають, що ця властивість може з успіхом застосовуватися в нанофокусіровочной оптичної мікроскопії, а також в суперлінзовой візуалізації нанорозмірних об’єктів. У традиційних оптичних інструментах світло може контролюватися тільки структурами, масштаб яких порівняємо з довжиною хвилі використовуваного світла, що у випадку з видимим світлом значно більше, ніж товщина графена. Листи ж графена, використовуючи свої поверхневі плазмони (колективні рухи електронів на поверхні провідника), здатні фокусувати світло в промінь з перетином всього в декілька нанометрів.

Автори роботи розрахували теоретичну картину поширення поверхневих плазмонів в структурах, що складаються з моноатомний графенових листів, розділених ізолюючим матеріалом. Виявилося, що при невеликому рознесенні (десь 20 нм) поверхневі плазмони графенових листів знаходяться в стані сильного погодженої взаємодії, яке найрадикальнішим чином впливає на характер поширення світла між цими листами.

В результаті знижуються оптичні втрати, тобто світло може поширюватися на великі відстані. Крім того, при певному куті падіння світла розрахунки пророкують появу «зворотного» рефракції, тобто відбитий світловий потік піде в напрямку, протилежний тому, що звичайно спостерігається. Це може призвести до таких ефектах, як явище "перлінзи", яке дозволяє проводити візуалізацію об’єктів з практично не обмеженим дозволом (за межею дифракційного бар’єру).

Plasmon energy states in an array of four graphene sheets. Each plane represents different plasmon energy states resulting from different numbers of electrons in each sheet.
© 2012 A*STAR Institute of Materials Research and Engineering

 

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль