據美國物理學家組織網近日報道,英國科學家表示,他們(men) 對石墨烯的最新研究表明,讓石墨烯與(yu) 金屬納米結構結合可將石墨烯的聚光能力提高20倍,改進後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(wei) 現在幾十倍的超高速互聯網成為(wei) 現實。相關(guan) 研究發表於(yu) 《自然·通訊》雜誌上。
2010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。現在,他們(men) 和劍橋大學科學家做出了這項最新發現,為(wei) 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(men) 就發現,將兩(liang) 根緊密排列的金屬絲(si) 放在石墨烯上方,用光照射於(yu) 其上會(hui) 產(chan) 生電力,這個(ge) 簡單的設備其實是一個(ge) 基本的太陽能電池。更重要的是,因為(wei) 石墨烯內(nei) 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(wei) 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,石墨烯隻能吸收照射於(yu) 其上的3%的光線來產(chan) 生電力,其餘(yu) 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,並將金屬結構采用特殊的排列方法置於(yu) 石墨烯上解決(jue) 了這個(ge) 問題。這種所謂的等離子體(ti) 納米結構顯著增強了能被石墨烯感應的光電場,並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(si) 毫影響。
該研究團隊的主要成員、等離子體(ti) 專(zhuan) 家亞(ya) 曆山大·格裏高仁科表示,石墨烯似乎是等離子體(ti) 的天然夥(huo) 伴,他們(men) 希望等離子體(ti) 納米結構能改進石墨烯設備的性能,現在他們(men) 不僅(jin) 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(yu) 者、劍橋大學工程係科學家安德魯·法拉利表示:“迄今為(wei) 止,石墨烯的主要研究領域一直集中於(yu) 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,可用於(yu) 製造太陽能電池和光敏器等多種有用設備。”
石墨烯是從(cong) 石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的二維晶體(ti) ,隻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,遠遠超過矽和其他傳(chuan) 統的半導體(ti) 材料。很多科學家認為(wei) ,石墨烯或能取代矽成為(wei) 未來的電子元件材料,廣泛應用於(yu) 超級計算機、觸摸屏和光子傳(chuan) 感器等多個(ge) 領域。
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