Физики заставили графен поглощать Т-лучи

Международная группа исследователей установила, что тонкие графеновые ленты могут поглощать электромагнитное излучение в терагерцовом диапазоне (T-лучи).

Статья ученых появилась в журнале Nature Nanotechnology, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, сотрудники которой принимали участие в работе.

В рамках работы использовались ленты графена - двумерного слоя углерода с гексагональной решеткой - шириной порядка микрометра. Основным объектом исследования выступали совместные колебания электронов в лентах, которые описываются квазичастицами под названием плазмоны. Эти квазичастицы тесно связаны с оптическими свойствами вещества - например, цвет древних витражей определяется плазмонными свойствами наночастиц металла в стекле.

Ученым удалось установить, что поведение плазмонов в графеновых полосах можно контролировать, правильно выбирая ширину полосы, а также метод легирования материала. Используя несколько подобных полос, ученым удалось собрать прибор, который поглощал электромагнитное излучение в терагерцовом диапазоне электромагнитного спектра.

Исследователи подчеркивают, что на настоящий момент эффективных методов работы с излучением такого рода (которое, вместе с тем, может использоваться в самых разных областях от обнаружения взрывчатки до создания новых типов лекарственных препаратов) не существует. Например, первый генератор Т-лучей (одно из названий терагерцовых волн), работающий при комнатной температуре был создан только в 2008 году. Мощность созданного выпускником МФТИ Михаилом Белкиным лазера составляет всего несколько нановатт.

Таким образом, новое открытие является первым шагом в создании подходящих для терагерцового диапазона инструментов. В частности, подобные поглощающие полосы могут служить для создания метаматериалов - материалов с необычными свойствами, определяемыми структурой, а не составом.