Grafenbaserede terahertz absorbere

Graphene Flagship research fra CNR-Istituto Nanoscienze, Italien og University of Cambridge, UK har vist, at det er muligt at skabe en terahertz-mættelig absorber ved hjælp af grafen fremstillet ved flydende faseeksfoliering og aflejret ved transferbelægning og inkjet-print. Papiret, udgivet i Naturkommunikation , rapporterer en terahertz mættet absorber med en størrelsesorden højere absorptionsmodulation end andre enheder produceret til dato.

En terahertz-mættelig absorber nedsætter sin absorption af lys i terahertz-området (langt infrarød) med stigende lysintensitet og har et stort potentiale for udvikling af terahertz-lasere, med anvendelser inden for spektroskopi og billeddannelse. Disse høj-modulation, mode-locked lasere åbner op for mange perspektiver i applikationer, hvor korttidsskala excitation af specifikke overgange er vigtig, såsom tidsopløst spektroskopi af gasser og molekyler, kvanteinformation eller ultra-højhastighedskommunikation.

"Vi begyndte at arbejde på mættede terahertz-absorbere for at løse problemet med at producere en miniaturiseret mode-låst terahertz-laser med tynde og fleksible integrerede komponenter, der også havde god modulering, " sagde Graphene Flagship-forsker Miriam Vitiello fra CNR-Istituto Nanoscienze i Italien.

Grafen er en lovende mættende absorber, da den har iboende bredbåndsdrift og ultrahurtig genopretningstid sammen med en nem fremstilling og integration, som første gang demonstreret i ultrahurtige infrarøde lasere af flagskibspartneren University of Cambridge. I terahertz-området, denne afhandling udnytter grafen fremstillet ved flydende fase-eksfoliering, en metode, der er ideel til masseproduktion, at forberede blæk, let aflejret ved transferbelægning eller inkjet-print

"Det var vigtigt for os at bruge en type grafen, der kunne integreres i lasersystemet med fleksibilitet og kontrol," sagde Vitiello.

Brug af mode-låste lasere til at producere ultrahurtige pulser i terahertz-området kan have interessante og spændende anvendelser. "Disse enheder kan have applikationer inden for medicinsk diagnostik, når flyvetidstopografi er vigtig – man kan se en tumor inde i et væv, " sagde Vitiello.

Frank Koppens, fra Institut for Fotoniske Videnskaber i Spanien, er leder af grafenflagskibets fotonik- og optoelektronikarbejdspakke, som fokuserer på at udvikle grafen-baserede teknologier til billeddannelse og sensing, dataoverførsel og andre fotonikapplikationer. "Dette er en ny opdagelse med øjeblikkelig indvirkning på applikationer. Det er klart, dette er et tilfælde, hvor grafen slår eksisterende materialer med hensyn til effektivitet, skalerbarhed, kompakthed og hastighed, " han sagde.

Andrea C. Ferrari, Videnskabs- og teknologiofficer for flagskibet grafen, og formand for dets ledelsespanel tilføjede "Det er en vigtig milepæl at have demonstreret, at let producerede og printbare grafenblæk også kan tjene til at muliggøre ultrahurtige lasere i terahertz-området. Siden flagskibets start, der er lavet en række lasere, der dækker det synlige til IR-spektralområde, men nu det vigtige THz-område, med applikationer inden for sikkerhed og medicinsk diagnostik, er endelig gjort tilgængelig af grafen, starter endnu et muligt anvendelsesfelt."