Grafen plasmoner bruges til at skabe indstillelig terahertz laser

(Phys.org) – Et team af forskere, der arbejder ved University of Manchester i Storbritannien, har udviklet en tunbar teraherz-laser ved hjælp af grafenplasmoners unikke egenskaber. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , gruppen beskriver deres tilgang, de fire prototyper, de producerede, hvor godt laserne fungerede, og den retning, de planlægger at tage for at gøre den nye teknologi til en brugbar enhed. Marco Polini med Istituto Italiano di Tecnologia, giver et perspektiv på arbejdet udført af teamet i samme tidsskriftsudgave og giver nogle kommentarer til, hvor teknologien kan føre hen.

En laser, der fungerer i terahertz-området, ville være nyttig i en række forskellige anvendelser på grund af dens stråles evne til at passere gennem ting som tøj eller belægninger på pakker. Sådanne lasere er blevet skabt, men indtil videre har de kun produceret en fast bølgelængde, begrænser deres praktiske anvendelse i den virkelige verden - det kan dog ændre sig, da holdet med denne nye indsats har fundet en måde at skabe en terahertz-laser på, som kan tunes på farten.

For at bygge den nye laser, holdet så på at bruge et ark grafen som erstatning for metaller i laseren, fordi dens bølgelængde kan ændres ved at placere den i et elektrisk felt. De startede med at placere en række kvantealuminium gallium arsenid og gallium arsenid brønde af forskellig tykkelse på et substrat, som de efterfølgende dækkede med en bølgeleder lavet af guld. Et lag grafen blev derefter placeret oven på guldlaget, som forskerne havde skåret adskillige spalter i for at tvinge elektroner til at tunnelere mellem brøndene. De dækkede sandwichen med en polymerelektrolyt og brugte en cantilever som et middel til at indstille deres laser.

Resultatet er en enhed, der er i stand til at producere en terahertz-stråle, men ikke på en måde, der kunne bruges i hverdagsapplikationer. Efter at have produceret fire prototyper og testet dem under forskellige scenarier, holdet tror på deres enhed, som de beskriver som et "proof of concept" kan modificeres for at tillade styring af spændingen, der påføres hver spalte, hvilket ville give meget større kontrol. Der er også et problem, Polini påpeger, med hensyn til tykkelsen af ​​polymeren - det forhindrer spidsen på undersiden af ​​cantileveren i at komme tæt nok på grafenpladen til at tillade præcis kontrol.

© 2016 Phys.org