Kredit:J. Schiefele et al., Phys. Rev. Lett. (2013)
(Phys.org) —Två team av forskare, en som arbetar i Saudiarabien, den andra i Spanien, har självständigt upptäckt att tillförsel av vibrationer till en grafenyta möjliggör effektivare omvandling av fotoner till plasmoner. I sina papper, båda publicerade i tidskriften Fysiska granskningsbrev , varje team beskriver hur de upptäckte att en tvådimensionell grafenyta att vibrera (med två olika metoder) ledde till att en enorm ökning av ljusenergi kopplades ihop.
Det är mycket vanligt och relativt enkelt att använda ljus eller elektronik som ett sätt att bära data – det som är svårt är att använda båda i samma enhet. Problemet är att få fotoner omvandlade till elektroner och vice versa. Ny forskning har funnit att det kan vara möjligt att använda tvådimensionell grafen som ett sätt att göra det, men fram till nu, forskare har bara kunnat uppnå effektivitetsvinster på cirka 2 procent. I denna nya ansträngning, båda teamen kunde öka effektiviteten till 50 procent genom att få grafenytan att vibrera på ett avstämbart sätt när den träffades av ljus.
Grafen används på grund av sin unika bikakestruktur som tillåter långvariga plasmoner - kvasipartiklar som har en oscillerande egenskap - som kan ställas in till önskade frekvenser. Nuvarande metoder för koppling som är beroende av att forma grafenen till band har visat sig vara mycket ineffektiva på grund av spridning vid kanterna (och att tillvägagångssättet inte tillåter justering av mönster.)
För att minska spridningen, båda lagen applicerade en vibrerande kraft på grafenarket. Det saudiska teamet fäste ett manöverdon – det spanska laget lade till piezoelektriskt material som bas till grafenet. Båda resulterade i samma resultat, nämligen, få elektronerna i grafenens yta att vibrera när de träffades av fotoner – justering av vibrationerna gjorde det möjligt att väcka ledningselektronerna till plasmoner, som därefter kunde bearbetas av elektroniska komponenter.
Resultaten av båda teamen är bara det första steget i att skapa mekanismer som kan förena elektroniska funktioner med fotoner som en dag kan leda till enheter som exotiska superkänsliga kemiska detektorer, nya typer av fotovoltaiska celler eller nanooptoelektronik för allmänt bruk.
© 2013 Phys.org
