(PhysOrg.com) - I optiska enheter som är utformade och används för att samla in ljus, det har alltid varit en förlust av ljus på grund av reflektion, nu, ny forskning av ett team av fysiker från Spanien och England har funnit, via beräkning, att om laddade grafendiskar av precis rätt storlek gjordes och placerades rätt avstånd från varandra, de ska kunna uppnå 100% ljusabsorption. I laget fanns Sukosin Thongrattanasiri och Javier García de Abajo från Spanien och Frank Koppens från Storbritannien. Tillsammans har de publicerat ett papper i Fysiska granskningsbrev beskriver sin forskning.

Tagen ensam, grafen (ett lager kol bara en atom tjockt) är inte särskilt bra på att absorbera ljus, med bara 2,3% absorption. Men om det gjordes till mycket små prickar eller nanodiskar som teamet föreslår, plasmoner kan utnyttjas för att öka absorptionshastigheten. Plasmoner är svängningar av elektroner på kvantnivå och interagerar med ljus på grund av det elektriska fält som de genererar. För att få dessa svängningar att inträffa i grafen, en liten elektrisk laddning kan appliceras och förändring av laddningsmängden skulle förändra mängden oscillation, vilket skulle innebära att mängden ljusinteraktion kan modifieras genom att justera laddningsmängden också. På grund av detta, en matematisk formel kan användas för att beskriva precis rätt mängd laddning som behövs för att få svängningarna att interagera med allt tillgängligt ljus. Som det visar sig, mängden laddning som behövs för att det ska hända är den mängd som är nödvändig för att få oscillationernas frekvens att matcha ljusets frekvens. Men, för att skapa precis det rätta elektriska fältet, grafen måste manipuleras på ett sådant sätt att det möjliggör fin kontroll av svängningarna, och det är där som formar dem till diskar kommer in. Att göra dem i rätt storlek bör i teorin, låta forskare skapa det optimala elektriska fältet som skulle möjliggöra 100% ljusabsorption. Viktigt är också placeringen av nanodiskarna i förhållande till varandra. För nära och de kommer att störa varandra medan för mycket avstånd skulle resultera i mindre än perfekt ljusabsorption på grund av ett ojämnt elektriskt fält.

Nästa steg i denna forskningsinsats kommer att självklart, innebära skapandet av ett verkligt fysiskt material med nanodiskar i, för att säkerställa att den verkliga produkten matchar teorin. Om allt fungerar som planerat, nya tillräckligt optiska enheter, såsom spektrometrar, kan resultera.

© 2011 PhysOrg.com