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来自ICFO和耶鲁的研究人员使用石墨烯在室温下有效地检测中红外光并将其转化为电能。检测红外光对于光谱学,材料加工,化学,生物分子和环境传感,安全性和工业中的当前应用是至关重要的,因为中红外光谱区域是许多重要分子发生特征振动跃迁和旋转激发的范围。 。
该装置的示意图,由准一维石墨烯纳米带连接的石墨烯 - 等离子体共振器组成
许多分子(包括有害分子和生物分子)的这些振动和旋转激发具有在中红外中发现的频率,其可以通过观察该特定光谱范围内的光吸收来监测。然而,目前可用的中红外探测器效率非常低,除了那些可以在低温下工作的探测器,因为它们包含超导元件。因此,这种低温限制是将检测器集成在用于消费产品的装置中的主要缺点。
现在,由ICFOJavierGarcíadeAbajo教授领导的ICFO研究员Renwen Yu与夏恩年教授的耶鲁大学教授合作,证明石墨烯可用于制造在室温下运行的非常有效的中红外探测器。
研究人员已经提出并实验证明,电荷载体的集体振荡 - 称为石墨烯等离子体 - 能够通过利用中红外光和那些等离子体之间的共振耦合来提高灵敏度。
在他们的研究中,该团队在CVD石墨烯晶片上制造了一个器件,该晶片由石墨 - 磁盘等离子体谐振器组成,由准一维石墨烯纳米带连接。然后,他们将中红外光(12,2μm波长)照射到装置上,并观察到石墨烯谐振器和纳米带表面上的IR等离子体的激发和高室温吸收。他们还观察到,由于石墨烯纳米结构,被转换为电响应性的光的吸收与等离子体吸收的水平密切相关,响应时间使得能够以GHz速度进行检测。
这项研究的结果表明,石墨烯是室温下光快速转换为电信号的优质材料,触发了极小尺寸探测器的开发,可轻松集成到高分辨率中红外相机或高密度集成中红外光子电路,用于安全,生物测定或空气质量监测等应用。
(文章源于graphene-info网,由石墨烯材料网 www.91shimoxi.com 翻译编辑整理)
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