Infrarød vision lader forskere se igennem – og ind i – flere lag af grafen

(Phys.org) – Det er ikke røntgensyn, men man kan kalde det infrarødt syn.

Et forskerhold ledet af universitetet i Buffalo har udviklet en teknik til at "gennemse" en stak grafenark for at identificere og beskrive de elektroniske egenskaber af hvert enkelt ark - selv når arkene dækker hinanden.

Metoden går ud på at skyde en stråle af infrarødt lys mod stakken, og måling af, hvordan lysbølgens oscillationsretning ændres, når den hopper af lagene indeni.

For at forklare yderligere:Når et magnetfelt påføres og øges, forskellige typer grafen ændrer oscillationsretningen, eller polarisering, på forskellige måder. Et grafenlag, der er stablet pænt oven på et andet, vil have en anden effekt på polarisering end et grafenlag, der er rodet stablet.

"Ved at måle polariseringen af ​​reflekteret lys fra grafen i et magnetfelt og bruge nye analyseteknikker, vi har udviklet et ultrafølsomt fingeraftryksværktøj, der er i stand til at identificere og karakterisere forskellige grafen-multilag, "sagde John Cerne, PhD, UB lektor i fysik, der ledede projektet.

Teknikken giver forskerne mulighed for at undersøge snesevis af individuelle lag i en stak.

grafen, et nanomateriale, der består af et enkelt lag af kulstofatomer, har skabt stor interesse på grund af dets bemærkelsesværdige grundlæggende egenskaber og teknologiske anvendelser. Det er let, men også et af verdens stærkeste materialer. Så utrolige er dens egenskaber, at den vandt en Nobelpris i fysik i 2010 til to videnskabsmænd, der var banebrydende for dens undersøgelse.

Cernes nye forskning ser på grafens elektroniske egenskaber, som ændrer sig, efterhånden som ark af materialet stables oven på hinanden. Resultaterne dukkede op 5. november i Videnskabelige rapporter , en online, open-access tidsskrift produceret af udgiverne af Nature.

Cernes samarbejdspartnere omfattede kolleger fra UB og U.S. Naval Research Laboratory.

Så, hvorfor påvirker ikke alle grafenlag polarisering af lys på samme måde?

Cerne siger, at svaret ligger i, at forskellige lag absorberer og udsender lys på forskellige måder.

Undersøgelsen viste, at absorptions- og emissionsmønstre ændres, når et magnetfelt påføres, hvilket betyder, at forskere kan tænde og slukke for polariseringen af ​​lys enten ved at anvende et magnetfelt på grafenlag eller, hurtigere, ved at påføre en spænding, der sender elektroner, der strømmer gennem grafenen.

"At påføre en spænding ville give mulighed for hurtig modulering, som åbner mulighed for nye optiske enheder, der bruger grafen til kommunikation, billeddannelse og signalbehandling, " sagde førsteforfatter Chase T. Ellis, tidligere færdiguddannet forskningsassistent ved UB og nuværende postdoc ved Søværnets Forskningslaboratorium.