[科普中國]-石墨烯將光“壓縮”在單原子尺度內(nèi)

納米光學(xué)器件示意圖：光（等離子體）被擠壓在金屬/六方氮化硼和石墨烯之間。圖片來自網(wǎng)絡(luò)

據(jù)最近發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇研究報告稱，西班牙巴塞羅那光子科學(xué)研究所（ICFO）研究人員創(chuàng)造了利用石墨烯限制光的最新紀(jì)錄。他們將光“壓縮”在單個原子大小的空間內(nèi)，這一成果有助于研發(fā)超小型光開關(guān)、探測器和傳感器。

光可以作為計算機(jī)芯片不同部分之間超快速通信的通道，也可以用于超靈敏傳感器或片上納米激光器。科學(xué)家對于進(jìn)一步縮小控制和引導(dǎo)光的設(shè)備進(jìn)行了大量研究。將光限制在極限空間內(nèi)的新技術(shù)一直在發(fā)展中，等離子體約束就是限制光的途徑之一。此前研究發(fā)現(xiàn)，金屬可以將光壓縮到波長范圍（衍射極限）以下，但總是會以更多的能量損失為代價。

此次，ICFO研究人員和葡萄牙米尼奧大學(xué)以及美國麻省理工學(xué)院的同行合作，構(gòu)建了新的納米光學(xué)器件，包含了單層石墨烯和六方氮化硼的加工異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及一系列金屬棒。令人興奮的是，僅在一個原子厚度的通道內(nèi)，等離子體仍能被激發(fā)并自由擴(kuò)散。

研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人表示：“起初，我們的目的是尋找一種激發(fā)石墨烯等離子體的新方法，但偶然發(fā)現(xiàn)，其結(jié)果是可以將光限制在更小范圍內(nèi)。因此，我們希望看看是否能獲得一個原子的極限紀(jì)錄?！?/p>

研究人員設(shè)法打開和關(guān)閉這種等離子體激元，發(fā)現(xiàn)只需施加電壓，就能在小于1納米的通道中實現(xiàn)對光的引導(dǎo)和控制。

此前，沒有人認(rèn)為能達(dá)到將光限制在一個原子內(nèi)的極限，該研究將開啟一系列全新的應(yīng)用，例如光通信和納米尺度光學(xué)傳感器等。（記者房琳琳）