Grafen overflader på fotoniske racerbaner

I en artikel offentliggjort i Optik Express , forskere fra University of Manchester beskriver, hvordan grafen kan vikles rundt om en siliciumtråd, eller bølgeleder, og ændre lysoverførslen gennem den.

Ligesom information kan bæres af elektroner i metaltråde i en mikrochip, fotoner af lys kan bære information gennem siliciumbølgeledere for at danne en fotonisk mikrochip. Fotoniske mikrochips betragtes ofte som fremtiden for computerbehandling og telekommunikation på grund af de stærkt øgede driftshastigheder og båndbreddeforbedringer.

Måske mere overraskende, de finder også anvendelser som meget følsomme biokemiske sensorenheder.

I dette arbejde ledet af University of Manchester forskere Dr. Aravind Vijayaraghavan og Dr. Iain Crowe i samarbejde med forskere fra University of Southampton, grafenbelægninger er blevet påført på såkaldte 'racerbaneresonatorer' - bølgelederløkker formet som ovale racerbaner - for at danne en potentielt ny enhedsarkitektur.

Dr. Vijayaraghavan forklarer:"Når lys rejser rundt på sådan en racerbane, noget af lyset 'lækker' ud af bølgelederoverfladen, og dette 'evanescerende felt' kan bruges til kemiske registreringsapplikationer. En belægning af grafen på overfladen af ​​en bølgeleder kan bruges til at tilføje yderligere kapacitet til en sådan sensor, såsom at gøre det mere følsomt og selektivt.

"I denne avis, vi har beregnet, hvor meget lys der absorberes af grafen, når det belægger bølgelederen, og anbefale optimale betingelser for, at grafenbelægningen kan fungere som et sensorforbedringslag."

Dr. Crowe tilføjede:"Tilsætningen af ​​grafenlaget til vores siliciumbølgeleder ændrer dramatisk den måde, lyset ledes gennem enheden, hvilket betyder, at lyset vil interagere endnu stærkere med overfladeaflejrede molekyler, når den bruges i en sensorindretning.

"Denne stærke vekselvirkning mellem lyset og grafenlaget betyder, at enheden også kan bruges til at forbedre detekteringen af ​​selve lyset, ved meget lave niveauer og på tværs af et bredt frekvensområde, når de bruges i en enhed, der kaldes en 'fotodetektor'.