Innovativ ny forskning ledd av University of Exeter har visat hur grafenens extraordinära egenskaper kan utnyttjas för att skapa konstgjorda strukturer som kan användas för att kontrollera och manipulera elektromagnetisk strålning över ett brett spektrum av våglängder.

Ett team av internationella forskare, ledd av professor Geoff Nash från University of Exeter, har konstruerat en anmärkningsvärd ny hybridstruktur, eller metamaterial, som har specifika egenskaper som inte finns i naturmaterial.

Det samarbetsteamet kombinerade nanoband av grafen, där elektroner kan svänga bakåt och framåt, tillsammans med en typ av antenn som kallas en delad ringresonator.

Noggrann design av dessa två element leder till ett system som starkt interagerar med elektromagnetisk strålning. I dessa experiment använde teamet ljus med mycket långa våglängder, långt bortom vad det mänskliga ögat kan se, för att visa att dessa nya strukturer kan användas som en typ av optisk switch för att avbryta, och slå på och av, en stråle av detta ljus mycket snabbt.

Den internationella samarbetsforskningen, inklusive experter från University of Exeter, England, och team ledda av Dr Sergey Mikhailov vid University of Augsburg, Tyskland, och professor Jérôme Faist vid ETH Zürich, publiceras i en respekterad vetenskaplig tidskrift, Naturkommunikation .

Professor Geoff Nash, från University of Exeters Department of Engineering sa:"I dessa nya resultat visar vi en ny typ av struktur som inte bara kan användas som en spännande testbädd för att utforska den underliggande nya vetenskapen, men det kan utgöra grunden för en rad tekniskt viktiga komponenter”.

Forskningen genomfördes som en del av EU FET Open Project GOSFEL, som syftar till att utveckla en helt ny laserkälla för applikationer som gasavkänning. Professor Nash har för närvarande också en EPSRC i Frontier Manufacturing.

Professor Nash, som också är chef för naturvetenskap vid Exeter tillade:"En av de viktigaste egenskaperna hos vår struktur är att den har effekten att fokusera den elektromagnetiska strålningen till ett område som är mycket mindre än dess våglängd. Detta kan potentiellt leda till nya sätt att utföra ultraljud. - högupplöst spektroskopi av, till exempel, biomolekyler. Genom att arbeta med kollegor inom biovetenskap har vi redan börjat utforska några av dessa effekter, med studenter från vårt innovativa tvärvetenskapliga naturvetenskapsprogram, och doktorander från Exeter EPSRC Center for Doctoral Training in Metamaterials. "