Ang akustikong tagumpay ng graphene plasmon ay magbubukas ng paraan para sa mga aplikasyon ng optoelectronic

Ang laser na nag-iilaw ng nano-tip ay nagaganyak sa acoustic graphene-plasmon sa layer sa pagitan ng graphene at ginto / alumina. May-akda: Propesor Ming Seok Yang / KAIST

Ang mga unang imahe ng mga alon ng salamin ng mata ng medium infrared radiation, na naka-compress nang 1000 beses, ay ginawa gamit ang isang pagkasensitibong uri ng pag-scan ng optikong optikal na mikroskopyo.

KAIST Ang mga mananaliksik at kanilang kawani sa bahay at sa ibang bansa ay matagumpay na nagpakita ng isang bagong pamamaraan para sa direktang pagpapakita ng mga malapit na larangan ng acoustics graphene mga patlang ng plasmon. Ang diskarteng ito ay magbibigay ng isang tagumpay sa praktikal na aplikasyon ng mga plastic plasmon acoustic platform sa mahusay na mahusay na graphene-based optoelectronic aparato na may pinahusay na ilaw bagay na pakikipag-ugnayan at mas mababang pagkalugi pagkawala.

Kamakailan-lamang ay naipakita na ang “graphene plasmons” – sama-sama na mga oscillation ng mga libreng electron sa graphene na sinamahan ng mga electromagnetic na alon ng ilaw – ay maaaring magamit upang makunan at mai-compress ang mga optical wave sa isang manipis na layer na dielectric na naghihiwalay sa graphene mula sa isang metal sheet. Sa pagsasaayos na ito, ang mga electron na pampadaloy ng graphene ay “masasalamin” sa metal, kaya’t kapag ang ilaw na alon ay “itinutulak” ang mga electron sa graphene, ang mga singil ng kanilang imahe sa metal ay nagsisimulang magbagu-bago din. Ang bagong uri ng kolektibong elektronikong pag-oscillation ay tinatawag na “acoustic graphene-plasmon (AGP)”.

Dati, ang pagkakaroon ng AGP ay maaari lamang na obserbahan ng mga hindi direktang pamamaraan tulad ng malayo sa patlang na infrared spectroscopy at photocurrent. Ang hindi direktang pagmamasid na ito ay ang presyo na kailangang bayaran ng mga mananaliksik para sa malakas na pag-compress ng mga optical wave sa manipis na mga istraktura ng nanometer. Pinaniniwalaan na ang tindi ng mga electromagnetic na patlang sa labas ng aparato ay hindi sapat para sa direktang paggunita ng UCP malapit sa patlang.

Hinahamon ng mga limitasyong ito, ang tatlong pangkat ng pagsasaliksik ay sumali sa mga puwersa upang pagsamahin ang natatanging mga pang-eksperimentong diskarte gamit ang mga advanced na diskarte sa nanofabrication. Ang kanilang mga natuklasan ay nai-publish sa Mga komunikasyon ng kalikasan.

Sergei G. Menabde at Propesor Ming Seok Zhang

Ang mananaliksik na si Sergei Menabde (kaliwa) at Propesor Min Seok Yang (kanan). May-akda: KAIST

Ang koponan ng pagsasaliksik ng KAIST na pinangunahan ni Propesor Ming Seok Zhang ng School of Electrical Engineering ay gumamit ng isang high-sensitivity scanning na malapit sa patlang na optikong mikroskopyo (s-SNOM) upang direktang masukat ang mga patlang na salamin ng mata ng mga alon ng AGP na nagpapalaganap sa isang manipis na nanometer. isang waveguide na unang nakikita ang isang libong beses na pag-compress ng katamtamang infrared na ilaw.

Si Propesor Young at mananaliksik-doktor mula sa kanyang pangkat na Sergei G. Menabde ay matagumpay na nakakuha ng direktang mga imahe ng mga alon ng AGP, na sinasamantala ang kanilang mabilis na pagkabulok ngunit laging naroroon ang electric field na higit sa graphene. Ipinakita nila na ang AGP ay maaaring makita kahit na ang karamihan sa kanilang lakas ay pumasok sa dielectric sa ilalim ng graphene.

Ginagawa itong posible ng mga ultra-makinis na ibabaw sa loob ng nanowaveguides, kung saan ang mga alon ng plasmon ay maaaring lumaganap sa higit na distansya. Ang rehimeng AGP na hiniling ng mga mananaliksik ay 2.3 beses na mas limitado at nagpakita ng isang 1.4-tiklop na mas mataas na rate sa mga tuntunin ng na-normalize na tagal ng paglaganap kumpara sa plasmon sa ibabaw ng graphene sa ilalim ng mga katulad na kondisyon.

Ang mga ultra-makinis na nanosucture ng mga waveguide na ginamit sa eksperimento ay nilikha gamit ang template clearing method ni Propesor Sang Hyun O at mananaliksik na si Ying-Ho Lee mula sa Department of Electrical and Computer Engineering, University of Minnesota.

Si Propesor Young Hee Lee at ang kanyang mga mananaliksik mula sa Center for Integrated Physics of Nanostructures (CINAP) ng Institute of Basic Science (IBS) ng Sungyunkwan University ay nag-synthesize ng graphene na may isang istrakturang monocrystalline, at ang de-kalidad na graphene ng malaking lugar ay pinapayagan ang pagkawala ng paglaganap ng plasmon.

Ang mga kemikal at pisikal na katangian ng maraming mahahalagang mga organikong molekula ay maaaring napansin at masuri batay sa kanilang pagsipsip sa gitnang infrared spectrum. Gayunpaman, ang mga maginoo na pamamaraan ng pagtuklas ay nangangailangan ng isang malaking bilang ng mga molekula para sa matagumpay na pagtuklas, samantalang ang mga ultra-compressed na AGP na patlang ay maaaring magbigay ng isang malakas na pakikipag-ugnay ng light matter sa antas ng mikroskopiko, na lubos na nagpapabuti sa pagiging sensitibo ng pagtuklas sa isang solong Molekyul.

Bilang karagdagan, isang pag-aaral ni Propesor Young at pangkat ang nagpakita na ang average na infrared AGP ay likas na hindi gaanong sensitibo sa mga pagkalugi sa graphene dahil sa ang katunayan na ang kanilang mga bukirin ay halos nasa dielectric. Ayon sa pangkat ng pagsasaliksik, ang AGP ay maaaring maging isang promising platform para sa electrically tuned na graphene-based optoelectronic aparato na karaniwang naghihirap mula sa mas mataas na graphene rate ng pagsipsip, tulad ng metasurfaces, optical switch, photoelectrics, at iba pang mga optoelectronic application na madalas na tumatakbo sa mga inks.

Sinabi ni Propesor Zhang: “Ipinakita ng aming pagsasaliksik na ang mga ultracompressed electromagnetic na patlang ng mga acoustic graphene plasmons ay maaaring direktang ma-access ng mga malapit na larangan ng mga diskarteng optikal na mikroskopya. At mas mababang pagkawala ng paglaganap.”

Sanggunian: “Sa isang tunay na pag-aaral sa kalawakan ng mga acoustic plasmon sa graphene ng isang malaking lugar na pinatubo ng paglalagay ng singaw ng kemikal”, Sergei Menabde, Ying-Ho Lee, Sanghyub Lee, Heonhak Ha, Jacob T. Hayden, Dehan Yu, Theun-Theun Kim , Tony Lowe, Yang Hee Lee, Sang Hyun O at Ming Sok Yang, Pebrero 19, 2021, Mga komunikasyon ng kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41467-021-21193-5

Ang pag-aaral na ito ay pangunahing pinondohan ng Samsung Samsung Electronics Finance and Incubation Center. Sinuportahan din ng National Research Foundation of Korea (NRF), ng U.S. National Science Foundation (NSF), ng Samsung Global Research Outreach Program (GRO), at ng Korean Institute of Basic Science (IBS) ang gawain.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.