Grafenas yra laikoma viena iš geriausių mums žinomų medžiagų. Jis ne tik stipresnis už plieną, bet ir gali būti vos vieno atomo storio, o tai reiškia, kad iš medžiagų galime sukurti tvirtas lengvas konstrukcijas ir netrukus galėsime ją panaudoti mažytės, itin plonos elektronikos kūrimui.
SKAITYTI KITAS: Kas yra grafenas ir ką jis gali padaryti?
Barselonos Fotonikos mokslų instituto (ICFO) tyrėjai kartu su grafeno flagmano komanda panaudojo stebuklingą medžiagą, kad išspaustų šviesą iki vieno atomo storio. Jų studija, paskelbta m Mokslas, paaiškina, kaip jie panaudojo grafeną, kad apribotų šviesą, skelbdami apie naują itin mažų optinių jutiklių, detektorių ir jungiklių amžių.
Žiūrėti susijusius
Šiuo metu kompiuterių lustų dydžiai stengiasi mažėti, o tai prieštarauja Moore'o įstatymui. teorija, nubrėžianti eksponentinį prietaisų susitraukimą, skatinantį lustų gamybos pramonę metų. Tyrėjų komandos išvados gali padėti sukurti ypač mažus jungiklius, kurie dar kartą palengvintų Moore'o įstatymo tęsimą.
ICFO komandos proveržis yra reikšmingas, nes ankstesni bandymai naudoti metalus šviesai sutraukti paprastai nesugebėjo suspausti šviesos bangos į tokį mažą formos faktorių. Kiti eksperimentai, kurie sugebėjo nustumti šviesą žemiau jos difrakcijos ribos, visada sukeltų energijos praradimą. Grafenas tai įveikia.
„Grafenas mus nuolat stebina: niekas nemanė, kad apriboti šviesą iki vieno atomo ribos bus įmanoma“, – sako profesorius Frankas Koppensas, vadovavęs ICFO tyrimui. „Tai atvers visiškai naują programų rinkinį, pavyzdžiui, optinius ryšius ir jutimą mažesniu nei vieno nanometro mastu.
Kaip ir bet kuris geras mokslinis atradimas, atrodo, kad tyrėjų komandos iš tikrųjų atsitiktinai suklupo grafeno šviesos srauto savybes.
„Iš pradžių ieškojome naujo būdo, kaip sužadinti grafeno plazmonus“, – aiškina Davidas Alcarazas Iranzo, pagrindinis ICFO straipsnio autorius. „Kelyje pastebėjome, kad įkalinimas buvo stipresnis nei anksčiau, o papildomi nuostoliai minimalūs. Taigi mes nusprendėme pasiekti vieno atomo ribą su nuostabiais rezultatais.
Tyrėjų komanda panaudojo heterostruktūrų – dvimačių medžiagų – krūvas, kad sukurtų nanooptinį įrenginį. Tada jie panaudojo grafeno monosluoksnį, kuris veikia kaip pusiau metalas, ir ant jo sukrovė šešiakampį boro nitrido monosluoksnį, kad veiktų kaip izoliatorius. Be to, jie nusodino daugybę metalinių strypų. Sprendimas naudoti grafeną buvo paprasčiausiai dėl jo šviesą vedančių savybių dėl jo svyruojančių elektronų, žinomų kaip plazmonai.
SKAITYTI KITAS: Deimantinis nano siūlas gali būti itin stipri medžiaga, kurios laukia pasaulis
Jei visa tai šiek tiek pasimetėte, nesijaudinkite. Iš esmės tyrimas buvo skirtas išsiaiškinti, kaip plazmonai plinta tarp metalo ir grafeno. Atsitiktinis proveržis įvyko, kai tyrėjai nusprendė kiek įmanoma sumažinti atotrūkį tarp metalo ir grafeno, kad pamatytų, ar energija neprarastų, jei apribotų šviesą.
Jų nuostabai, naudojant šešiakampį boro nitrido monosluoksnį kaip tarpiklį, grafeno plazmonai vis dar buvo sužadinti ir galėjo laisvai sklisti net ir apsiriboję tik vieno atomo storio kanalu. Tada komanda sugebėjo valdyti šį sklidimą taikydama elektros įtampą, parodydama šviesos valdymą kanalais, mažesniais nei vienas nanometras.
„Įspūdingi rezultatai, apie kuriuos pranešta šiame dokumente, liudija apie svarbą pažangiausiam mokslui pavyzdinis darbas“, – paaiškino profesorė Andrea C Ferrari, „Graphene“ mokslo ir technologijų pareigūnė Flagmanas. „Pasiekus galutinę šviesos izoliacijos ribą, gali atsirasti naujų prietaisų, kurių matmenys yra precedento neturintys maži.
Žinoma, dar praeis šiek tiek laiko, kol pamatysime, kad šio tyrimo rezultatai iš tikrųjų pateks į plataus vartojimo prekes – iš dalies dėl pernelyg didelių grafeno gamybos sąnaudų. Tačiau šis tyrimas neabejotinai priartino mus prie itin plonų ir lengvų ateities prietaisų.
[Vaizdas: ICFO]
