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科學家成功將光束限制在原子尺度內
2018-04-23 20:13:36 來源: 新華網
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  新華社北京4月23日電(記者張瑩)一個國際團隊在新一期美國《科學》雜志上報告説,他們利用石墨烯等材料成功將光束限制在一個原子大小的尺度內,刷新了光束限制微觀尺度的新紀錄。這一成果有助于研制更小尺寸的光學元件。

  光子因運動速度極快等性質,被廣泛用于通信傳輸等領域,例如計算機芯片內的傳感裝置、納米激光器等。許多科學家致力于進一步縮小光學元件尺寸,此前已實現用金屬材料將光束限制在光波尺度范圍,但需要耗費很高的能量。

  在最新研究中,西班牙光子科學研究所科學家與葡萄牙米尼奧大學、美國麻省理工學院同行一起,使用新材料構造出一種新型納米尺度光學元件。他們將一層六方氮化硼鋪在一層石墨烯上,並在最表層鋪設了金屬棒陣列。

  六方氮化硼是絕緣體,而石墨烯是性質獨特的半導體材料。光子在石墨烯中以等離子體形式傳播,後者是光子與自由電子耦合産生的一種局域震蕩電磁波。

  “最初我們想尋找一種激發石墨烯中等離子體的新方法,在過程中,我們發現光束限制(效應)比以前更強烈,額外(能量)損失更小。”論文第一作者、光子科學研究所的戴維·伊蘭索解釋説。

  研究人員讓紅外線光束穿過上述裝置,以觀察被激發的等離子體如何傳播。為了試探光束傳播的極限空間,研究人員不斷縮小金屬和石墨烯之間的距離。他們發現,當金屬和石墨烯間僅隔一層六方氮化硼,被激發的等離子體仍能在一個原子厚度的通道內自由通行。

  研究人員説,施加電壓可以成為控制通道內等離子體傳播的開關,這項研究意味著,將光束傳播限制在原子尺度的通道中完全可行。這一成果將有助于研制新的光學通信元件及納米尺度光學傳感器等。

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【糾錯】 責任編輯: 王萌萌
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