Akustické grafenové plazmony představují průlom pro optoelektronické aplikace

Nanodrát vystavený laserovému světlu vzrušuje akustický grafenový plazmon do grafenové vrstvy zlata / jílu. Půjčka Profesor Min Seok Young / KAIST:

První snímky optických vln se středním infračerveným zářením byly pořízeny 1000krát fixovány pomocí vysoce citlivého skenovacího mikroskopu s rozptylovým polem.

KAIST vědci ողները jejich spolupracovníci doma և v zahraničí úspěšně předvedli novou metodiku akustického optického zobrazování přímým polem grafen plazmová pole. Tato strategie zvýší praktické využití platforem akustického grafenového plazmonu ve vysoce výkonných optoelektronických zařízeních na bázi grafenu nové generace se zlepšenými interakcemi světlo-materiál a nižšími ztrátami šíření.

Nedávno bylo prokázáno, že grafenové plazmony, soubor volných fluktuací elektronů v grafenu v kombinaci s elektromagnetickými vlnami světla, lze použít k zachycení nebo komprimaci optických vln ve velmi tenké dielektrické vrstvě, která odděluje grafen od plechu. V takové konfiguraci se grafenové transmisní elektrony „odrážejí“ v kovu, takže když světelné vlny „tlačí“ elektrony do grafenu, náboj jejich obrazu v kovu také začne kolísat. Tento nový typ fluktuace kolektivních elektronů se nazývá „akustický grafenový plazmon (AGP)“.

V minulosti bylo možné existenci AGP pozorovat pouze nepřímými metodami, jako je infračervená spektroskopie vzdáleného pole a mapování fotogalerie. Toto nepřímé pozorování bylo cenou, kterou museli vědci zaplatit za silnou kompresi optických vln uvnitř nanometrových tenkých struktur. Intenzita elektromagnetických polí mimo zařízení byla považována za nedostatečnou pro optické zobrazování AGP v poli blízkém poli.

Výzvou těchto omezení spojily tři výzkumné týmy své úsilí spojit jedinečné experimentální techniky s využitím pokročilých technik nanofabrikace. Jejich výsledky byly zveřejněny Příroda komunikace,

Sergey G.  Menabden և profesor Min Seok Ang

Postdoktorandský výzkumník Sergey G. Menabden (vlevo) և profesor Min Seok Ang (vpravo). Půjčka: KAIST

Výzkumný tým KAIST, vedený profesorem Minem Seokang Angem z Fakulty elektrotechniky, použil vysoce citlivý rozptylový skenovací optický mikroskop (s-SNOM) k přímému měření optických polí nanometrových tenkých AGP vln. vlnovod, představující si poprvé tisíckrát stlačené infračervené světlo.

Profesor Ang Ang – jeho postdoktorský výzkumný pracovník Sergey G. Menabde úspěšně získal přímé obrazy kanálů AGP pomocí jejich rychle degradujícího, ale vždy vyššího elektrického pole grafenu. Ukázali, že AGP jsou patrné, i když většina jejich energie proudí uvnitř dielektrika pod grafenem.

To bylo možné díky extrémně hladkým povrchům uvnitř vodítek nanovln, kde plazmové vlny mohly cestovat na delší vzdálenosti. Režim AGP zkoumaný výzkumníky byl až 2,3krát omezenější – 1,4krát vyšší, pokud jde o normalizovanou délku reprodukce, ve srovnání s povrchem plazmenu grafenu za podobných podmínek.

Tyto ultrazvukové nanostruktury vlnovodů použité v experimentu byly vytvořeny formováním profesorem Sang-Hyun Oh ի, PhD, Katedrou elektrotechniky a počítačového inženýrství, In-Ho Lee University. Minnesota:

Yang Hee Li, profesor Centra pro integrovanou fyziku nanostruktur (CINAP) na Institutu základních věd (IBS) na Sungkunkuan University և, jeho vědci syntetizovali grafen v monokrystalické struktuře;

Chemické a fyzikální vlastnosti mnoha důležitých organických molekul lze detekovat a vyhodnotit podle jejich absorpčních podpisů v infračerveném spektru. Konvenční detekční metody však pro úspěšnou detekci vyžadují velké množství molekul, zatímco ultrazvuková pole AGP mohou poskytovat silné mikroskopické interakce na mikroskopické úrovni, čímž významně zlepšují detekční citlivost až jedné molekuly.

Studie týmu profesora Angiho navíc ukázala, že AGP středního infračerveného záření jsou obvykle méně citlivé na ztráty grafenu, protože jejich pole jsou většinou omezena na dielektrikum. Výzkumné zprávy naznačují, že AGP mohou být slibnou platformou pro elektricky regulovaná optoelektronická zařízení na bázi grafenu, která obvykle trpí vyšší rychlostí absorpce grafenu, jako jsou kovové povrchy, optické spínače a fotofilmy. Jiné optoelektronické aplikace.

Řekl profesor Ang Ang. „Naše studie zjistila, že k ultrazvukovým elektromagnetickým polím v akustických grafenových plazmonech lze přímo přistupovat technikami optické mikroskopie blízkého pole. „Doufám, že tato realizace bude motivovat další výzkumníky k aplikaci AGP na řadu problémů, které vyžadují silné interakce světlo-materiál a nižší ztráty ztrátou.“

Odkaz. Sergey G. Menabdei, In-Ho Lee, Sangyub Lee, Heonhak Hai, ob Jacob T. Hayden, Deihan Yu, Theun-Teun Kim „Real Spatial Imaging of Acoustic Plasmas in a Graphene Growing with a Large Area of ​​Chemical Vapor Sedimentation“, Tony Lowe, Yang Hee Lee, Sang-hyun Oh և Min Seokang, 19. února, 2021 Příroda komunikace,
DOI: 10.1038 / s41467-021-21193-5:

Tento výzkum byl financován hlavně z Samsung Research Funding & Incubation Center společnosti Samsung Electronics. Práce rovněž podpořila Korea National Research Foundation (NRF), US National Science Foundation (NSF), program Samsung Global Research Outreach (GRO) a Korea Institute of Basic Sciences (IBS).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Líheň je otevřená, stanici zabírá 10 členů posádky

Nově přidaný personál stanice, který se skládal z 10 členů, se shromáždil v servisní jednotce Zvezda, aby uspořádali uvítací ceremoniál s rodinnými příslušníky a...

Chronické virové infekce mohou mít hluboký trvalý účinek na imunitu člověka, podobně jako stárnutí

Analýza topologie sítě funkce imunitního systému představující desítky integrovaných buněčných odpovědí, které jsou během odstraňování viru hepatitidy C u lidí obráceny. Zkoumané signální...

Byly odhaleny bizarní dýchací orgány 450 milionů let starých mořských živočichů

Zápočet: UCR Trilobité měli při dýchání jednu nohu Nová studie našla první důkazy o vysoce vyvinutých dýchacích orgánech u mořských živočichů starých 450 milionů let. ...

“Čmáranice světla” v reálném čase

Vědci z Tokijské metropolitní univerzity vyvinuli zjednodušený algoritmus pro převod volně nakreslených čar na standardním stolním procesoru na hologramy. Dramaticky snižují náklady na...

Mineralogie hluboké kůry Země pohání hotspoty pro domácí život

Tým DeMMO Field zleva doprava: Lily Mumper, Britney Kruger a Caitlin Cesar vzorky zlomenin z vrtné soupravy DeMMO. Kredit: © Matt Kapost Pod zeleným...

Newsletter

Subscribe to stay updated.