Ultratynde og flade grafenmetaller får flere egenskaber

På jagt efter miniaturisering, forskere ved Center for Integreret Nanostructure Physics, inden for Institute for Basic Science (IBS, Sydkorea), i samarbejde med forskere fra University of Birmingham og Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), udvikle kreditkort-tyk, flade linser med indstillelige funktioner. Disse optiske enheder, lavet af grafen og en punkteret guldoverflade, kunne blive optiske komponenter til avancerede applikationer, såsom amplitude -afstembare linser, lasere (dvs. vortex faseplader), og dynamisk holografi.

Metasurfaces er nye 2-D materialer, der effektivt kan styre de elektriske og magnetiske komponenter i lys (og andre elektromagnetiske bølger) og bøje dem til skræddersyede retninger. Kontrol af strålens retning kan bringe interessante fænomener frem; det mest utrolige er "usynlighedskappeeffekten", hvor lysbølger omgår et objekt, der genskaber billedet ud over objektet, som strømmende vand i en flod ville omgå en sten.

Udgivet i Avancerede optiske materialer , undersøgelsen præsenterer egenskaberne ved en metasurface, der fungerer som en konveks linse. Specifikt, den er lavet af en guldplade gennemboret med U-formede huller i mikrometer og dækket med grafen. Da formen på almindelige konvekse linser gør det muligt at koncentrere lyset om et sted (eller fokus), tænk på et forstørrelsesglas, der kan koncentrere en lysstråle og endda starte en brand, så det særlige mønster af metalens små åbninger fungerer ved at fokusere den indgående stråle.

Ud over, disse mikrohuller kan også ændre lyspolarisering. Selvom naturligt lys generelt er upolariseret, før det reflekteres, holdet brugte cirkulært polariserede bølger, det er en lysstråle, hvor retningen af ​​det elektriske felt er proptrækker spiralformet. Dette metal kan omdanne den venstre-cirkulære polarisationsbølge (går mod uret, hvis den ses lige foran) til højre-cirkulær polarisering (med uret). Det lykkedes forskerne at opnå en konverteringsrate på 35 procent. Konvertering af cirkulær polarisering kan være nyttig på en række felter, for eksempel biosensing og telekommunikation.

For at styre endnu flere ejendomme, forskerne udnyttede grafens unikke elektroniske funktioner og brugte dem til at justere outputstrålens intensitet eller amplitude. Her spiller grafen rollen som eksponering af et kamera. I tilfælde af kameraet, en mekanisk kontrol tillader en bestemt lukkers åbningstid og størrelse at bestemme mængden af ​​lys, der kommer ind i instrumentet. Disse metallinser i stedet, regulere eksponeringen via en elektrisk spænding påført grafenarket uden behov for omfangsrige komponenter. Når spændingen påføres grafenlaget, outputstrålen bliver svagere. "Ved hjælp af metalenses, du kan lave mikroskoper, kameraer, og værktøjer, der bruges til meget følsomme optiske målinger, meget mere kompakt, ”siger Teun-Teun Kim.

Metallenserne er designet til en type elektromagnetisk bølge, der falder imellem infrarød stråling og mikrobølgestråling, kaldet terahertz -stråling. Denne type stråling kan passere gennem nogle materialer (som stoffer og plast), men på en kortere dybde end mikrobølgestråling, af denne grund bruges den til overvågning og sikkerhedsscreening.

"Mens konventionelle optiske linser har en tykkelse på flere centimeter til flere millimeter, denne metal er kun få titalls mikrometer tyk. Intensiteten af ​​det fokuserede lys kan kontrolleres effektivt, og det kan finde nyttige anvendelser i ultra-små optiske instrumenter, ”siger Teun-Teun Kim.