Физики из Росcии и Японии разработали плазмонный генератор на основе графена

Физики из Росcии и Японии разработали плазмонный генератор на основе графена

Исследователи из МФТИ, Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова и университета Тохоку (Япония) создали схему генератора плазмонов — ключевого элемента оптоэлектронных схем будущего. Ученые предложили использовать для этой цели графен.

Плазмон — это псевдочастица, представляющая собой облако колеблющихся электронов и привязанного к ним электромагнитного поля на поверхности металлов. С помощью плазмонов можно генерировать, передавать и принимать сигналы; плазмоны могут выступать посредниками между электронами и световыми волнами в фотодетекторах. Благодаря тому что плазмоны распространяются только в очень тонком, меньше длины волны света, слое у поверхности, их можно «запереть» в очень маленьком пространстве, а приборы для передачи информации на их основе гораздо миниатюрнее тех, в которых используют фотоны.

Для того чтобы передавать сигнал с помощью плазмонов, нужна поверхность, по которой они будут распространяться. Ученые из МФТИ предложили использовать в этой роли графен — слой углерода толщиной в один атом. Исследователи из МФТИ предложили сделать «сэндвич» из двух слоев графена и прослойки из дисульфида вольфрама между ними и получить таким образом устройство, похожее по своему принципу на лазер, но, в отличие от лазера, создающее поток не фотонов, а плазмонов. Этот плазмонный лазер они назвали спазером (от англ. SPASER — surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation).

Как говорит ведущий автор исследования Дмитрий Свинцов, дисульфид вольфрама работает как активная среда, то есть источник плазмонов, а слои графена — источник электронов. В двухслойной графеновой структуре плазмон берет энергию от электрона, «прыгающего» со слоя с высокой потенциальной энергией на слой с низкой. Образование плазмона в результате такого прыжка похоже на образование волн при погружении ныряльщика в воду.

По словам Свинцова, помимо плазмонов генератор может излучать и фотоны: плазмоны могут «отвязываться» от слоев графена и становиться фотонами в свободном пространстве. Это дает возможность создавать перестраиваемые источники излучения терагерцового и дальнего инфракрасного диапазона.

Работа физиков опубликована в журнале Physical Review B.

Ранее «Чердак» писал о том, как в МФТИ разработали конструкцию плазмонного устройства с применением графена. Там активная среда спазера была покрыта одним слоем графена, а источником энергии для получения плазмонов был свет. Спазер с одним слоем графена можно использовать как очень чувствительный сенсор — он обнаруживает даже отдельные молекулы.

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>