Graphene Flagship forskar från CNR-Istituto Nanoscienze, Italien och University of Cambridge, Storbritannien har visat att det är möjligt att skapa en terahertz-mättningsbar absorbator med grafen som producerats genom vätskefasexfoliering och avsatts genom transferbeläggning och bläckstråleutskrift. Pappret, publiceras i Naturkommunikation , rapporterar en terahertz mättbar absorber med en storleksordning högre absorptionsmodulering än andra enheter som hittills producerats.

En terahertz mättbar absorbator minskar sin absorption av ljus i terahertzområdet (fjärr infrarött) med ökande ljusintensitet och har stor potential för utveckling av terahertzlasrar, med tillämpningar inom spektroskopi och bildbehandling. Dessa högmodulationer, lägeslåsta lasrar öppnar upp för många möjligheter i applikationer där excitering i kort tidsskala av specifika övergångar är viktigt, såsom tidsupplöst spektroskopi av gaser och molekyler, kvantinformation eller ultrahöghastighetskommunikation.

"Vi började arbeta med mättbara terahertz-absorberare för att lösa problemet med att producera en miniatyriserad läge-låst terahertz-laser med tunna och flexibla integrerade komponenter som också hade bra modulering, " sa Graphene Flagship-forskaren Miriam Vitiello från CNR-Istituto Nanoscienze i Italien.

Grafen är en lovande mättningsbar absorbator eftersom den har inbyggd bredbandsdrift och ultrasnabb återhämtningstid tillsammans med en enkel tillverkning och integration, som först demonstrerades i ultrasnabba infraröda lasrar av Flagship-partner University of Cambridge. I terahertz-området, denna tidning utnyttjar grafen som produceras genom exfoliering i flytande fas, en metod som är idealisk för massproduktion, för att förbereda bläck, lätt avsatt genom överföringsbeläggning eller bläckstråleutskrift

"Det var viktigt för oss att använda en typ av grafen som kunde integreras i lasersystemet med flexibilitet och kontroll", sa Vitiello. "Bläckstråleutskrift tillsammans med överföringsbeläggning uppnådde det."

Att använda lägeslåsta lasrar för att producera ultrasnabba pulser i terahertzområdet kan ha intressanta och spännande användningsområden. "Dessa enheter kan ha tillämpningar inom medicinsk diagnostik när flygtidstopografi är viktig – du kan se en tumör inuti en vävnad, sa Vitiello.

Frank Koppens, vid Institutet för fotoniska vetenskaper i Spanien, är ledare för grafenflaggskeppets fotonik- och optoelektronikarbetspaket, som fokuserar på att utveckla grafenbaserade teknologier för avbildning och avkänning, dataöverföring och andra fotoniktillämpningar. "Detta är en ny upptäckt med omedelbar inverkan på applikationer. Klart detta är ett fall där grafen slår befintliga material när det gäller effektivitet, skalbarhet, kompakthet och hastighet, " han sa.

Andrea C. Ferrari, Science and Technology Officer för flaggskeppet grafen, och ordförande för dess ledningspanel tillade "Det är en viktig milstolpe att ha visat att lättproducerade och utskrivbara grafenbläck också kan tjäna till att möjliggöra ultrasnabba lasrar i terahertz-området. Sedan flaggskeppets start, en mängd olika lasrar har tillverkats som täcker det synliga till IR-spektralområdet, men nu är det viktiga THz-intervallet, med applikationer inom säkerhet och medicinsk diagnostik, görs äntligen tillgänglig av grafen, startar ännu ett möjligt tillämpningsområde."