At omdanne grafen til lette nanosensorer

Grafen har mange egenskaber; det er f.eks. en særdeles god dirigent. Men den absorberer ikke lys særlig godt. For at afhjælpe dette begrænsende aspekt af, hvad der ellers er fantastisk materiale, fysikere tyr til at indlejre et ark grafen i en flad fotonisk krystal, som er fremragende til at kontrollere lysstrømmen. Kombinationen giver grafen væsentligt forbedrede lysabsorberende egenskaber. I en ny undersøgelse offentliggjort i EPJ B , Arezou Rashidi og Abdolrahman Namdar fra University of Tabriz, Iran demonstrerer, at ved at ændre temperaturen i en sådan hybrid hulrumsstruktur, de kan justere dens kapacitet til optisk absorption. De forklarer, at det er den termiske udvidelse og termoptiske effekter, der giver grafenen disse optiske egenskaber. Potentielle applikationer omfatter lyssensorer, ultrahurtige lasere, og systemer, der er i stand til at modulere indkommende optiske stråler.

Forfatterne studerer materialets lysabsorption som funktion af temperatur, det kemiske energipotentiale, lyspolarisationen og dens indfaldsvinkler. For at gøre det, de bruger en modelleringsmetode kaldet transfer matrix-metoden. De finder, at for normal lysindfald, der er øget absorption ved stuetemperatur, mens absorptionstoppen forskydes mod rød, når temperaturen stiger.

Når lyset kommer ind i en vinkel, forfatterne viser, at absorptionstoppene er følsomme over for indfaldsvinklerne samt lysets polarisationstilstand. De finder også, at ved at øge indfaldsvinklen, spidsbølgelængden forskydes mod det blå.

De konkluderer, at spidsbølgelængden kan styres ved at variere enten temperaturen eller indfaldsvinklen, samt grafens kemiske energipotentiale. Dette viser, at der er en række tunbare funktioner, der kunne udnyttes til design af grafen-baserede nano-enheder, såsom temperaturfølsomme absorbere og sensorer.