I ett nyligen publicerat verk i Naturkommunikation , en forskargrupp ledd av ICREA-professorn vid ICFO Frank Koppens demonstrerar ett nytt sätt att detektera lågenergifotoner med hjälp av vertikala heterostrukturer gjorda genom att stapla grafen och andra 2D-halvledande material. Genom att studera fotoresponsen av dessa atomärt tunna smörgåsar, forskarna har visat att det är möjligt att generera en ström genom att värma elektroner i grafen med infrarött ljus och extrahera de hetaste elektronerna över en vertikal energibarriär.

Denna geniala mekanism, kallas den fototermioniska effekten, drar fördel av vissa unika optiska egenskaper hos grafen som dess bredbandsabsorption, ultrasnabb respons och gate tunability. Dessutom, på grund av deras vertikala geometri, enheter som förlitar sig på denna effekt använder hela ytan av grafen och kan potentiellt skalas upp och integreras med flexibla eller stela plattformar.

Mer allmänt, denna studie avslöjar återigen de fantastiska egenskaperna hos dessa konstgjorda heterostrukturer. Enligt prof. Frank Koppens, "Detta är bara toppen av isberget. Dessa 2D-smörgåsar har fortfarande mycket att avslöja." ICFO-forskaren Mathieu Massicotte, första författare till denna studie, betonar de nya möjligheter som dessa nya material öppnar:"Alla vet att det är möjligt att detektera ljus med grafen med hjälp av geometrier i planet, men hur är det med riktningen utanför planet? Att svara, du måste tänka utanför 2D-rutan!"

Resultaten från denna studie har visat att heterostrukturer gjorda av 2D-material och grafen kan användas för att detektera lågenergifotoner vilket kan leda till nya, snabba och effektiva optoelektroniska applikationer, såsom integrerade höghastighetskommunikationssystem och infraröd energiskörd. Dessutom, det visar 2D-materialens kompatibilitet med de digitala chips som för närvarande används i kameror, banar väg för billiga infraröda spektrometrar och bildsystem.