英將石墨烯聚光能力提高20倍 可用于光電設備

修改時間:2020-4-1 11:10:59 點擊量：

   據美國物理學家組織網8月30日報道，英國科學家表示，他們對石墨烯的最新研究表明，讓石墨烯與金屬納米結構結合可將石墨烯的聚光能力提高20倍，改進后的石墨烯設備有望在未來的高速光子通訊中用作光敏器，讓速度為現在幾十倍的超高速互聯網成為現實。相關研究發表于《自然-通訊》雜志上。

   2014年，英國曼徹斯特大學的安德烈·蓋姆和康斯坦丁-諾沃謝洛夫因在石墨烯研究領域的突出貢獻而榮膺諾貝爾獎?，F在，他們和劍橋大學科學家做出了這項最新發現，為提高互聯網和其他通訊設施的速度鋪平了道路。

   此前科學家們就發現，將兩根緊密排列的金屬絲放在石墨烯上方，用光照射于其上會產生電力，這個簡單的設備其實是一個基本的太陽能電池。更重要的是，因為石墨烯內的電子擁有高流動性和高速度等獨特屬性，石墨烯設備處理數據的速度可能是目前最快的互聯網光纜的幾十倍甚至幾百倍。

   然而，迄今為止，這些極富應用潛力的設備在實用過程中一直遭遇聚光效率低下這一瓶頸，石墨烯只能吸收照射于其上的3%的光線來產生電力，其余光線全成了“漏網之魚”。

   現在，科學家通過將石墨烯和納米金屬結構耦合在一起，并將金屬結構采用特殊的排列方法置于石墨烯上解決了這個問題。這種所謂的等離子體納米結構顯著增強了能被石墨烯感應的光電場，并能有效地將光集中在石墨烯上，將石墨烯的聚光性能提高了20倍，而且其數據處理速度沒有受到絲毫影響。

   該研究團隊的主要成員、等離子體專家亞歷山大-格里高仁科表示，石墨烯似乎是等離子體的天然伙伴，他們希望等離子體納米結構能改進石墨烯設備的性能，現在他們不僅做到了，而且結果超乎想象，其聚光效率還可進一步提高。

  該研究的另一名參與者、劍橋大學工程系科學家安德魯-法拉利表示：“迄今為止，石墨烯的主要研究領域一直集中于基礎物理學和電子學。最新研究表明，石墨烯在光子學和光電子學領域也有重要的應用潛力，可用于制造太陽能電池和光敏器等多種有用設備?！?/span>

  石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的二維晶體，只有一層碳原子的厚度，是迄今最薄也最堅硬的材料，其導電、導熱性能超強，遠遠超過硅和其他傳統的半導體材料。很多科學家認為，石墨烯或能取代硅成為未來的電子元件材料，廣泛應用于超級計算機、觸摸屏和光子傳感器等多個領域