Ein "Graphen-Schalter" für elektromagnetische Strahlung
Forscher aus Augsburg, Exeter und Zürich berichten in Nature Communication über neues hybrides Metamaterial mit hohem Anwendungspotential
Augsburg/SM/KPP - Ein Wissenschaftlerteam der ETH Zürich und der Universit?ten Exeter und Augsburg zeigt in Nature Communications, wie die au?ergew?hnlichen Eigenschaften von Graphen genutzt werden k?nnen, um Strukturen zu konstruieren, die zur Kontrolle und Steuerung elektromagnetischer Strahlung über ein breites Spektrum von Wellenl?ngen hinweg genutzt werden k?nnen. Zwei Experimentalphysik-Gruppen der Universit?t Exeter (unter Leitung von Prof. Geoffrey Nash, Ph. D.) und der ETH Zürich (unter Leitung von Prof. Dr. Jér?me Faist) berichten zusammen mit PD Dr. Sergey Mikhailov und seiner Theorie-Gruppe am Institut für Physik der Universit?t Augsburg in der Fachzeitschrift Nature Communications über das Design und die Untersuchung eines neuen hybriden ?Metamaterials”, das spezifische Eigenschaften mit hohem Anwendungspotential besitzt, die natürliche Materialien nicht aufweisen. Die Physiker aus Augsburg, Exeter und Zürich kombinierten Nanob?nder von Graphen mit einem sogenannten Spaltring-Resonator, einer speziellen Form einer metallischen Antenne. Die gesamte Struktur liegt auf einem Siliziumdioxid-Substrat, das auf der Rückseite metallisch beschichtet ist. Graphen-Elektronen sind in der Lage, über die Nano-B?nder hinweg Plasma-Schwingungen zu erzeugen. Auch die Elektronen des Spaltring-Resonators schwingen mit ihrer eigenen Frequenz. Diese zwei Arten von Schwingungen wechselwirken miteinander, wobei die Intensit?t ihrer Wechselwirkung durch die Spannung zwischen den Graphen-Nanob?ndern und dem 威尼斯赌博游戏_威尼斯赌博app-【官网】lkontakt auf der Rückseite des Siliziumdioxid-Substrats gesteuert werden kann. Durch die auf diese Weise erzielbare starke Wechselwirkung zwischen den erzeugten Plasmaschwingungen und der ?u?eren elektromagnetischen Strahlung kann dieses System als eine Art Schalter fungieren, mit dem sich eine elektromagnetische Welle sehr schnell ein- und ausschalten l?sst. Die Funktionsweise dieses Schalters wurde bei Frequenzen von einigen Terahertz demonstriert. Die entsprechenden Strahlungswellen sind sehr lang, weit l?nger als solche, die das menschliche Auge sehen kann. Ein wichtiges Merkmal der neuen Struktur ist, dass sie diese elektromagnetischen Strahlen in einem Bereich bündeln kann, der viel kleiner ist als die Wellenl?ngen. "Wir sehen darin eine wesentliche Voraussetzung und realistische M?glichkeit für die Entwicklung neuartiger spektroskopischer Methoden mit ultrahoher Aufl?sung", erl?utert Mikhailov. Auch darüber hinaus haben die Ergebnisse der Forschergruppe um Nash, Faist und Mikhailov das Potential, die Grundlage für die Entwicklung einer Reihe weiterer technologisch wichtiger Komponenten zu sein. So ist die Entwicklung einer v?llig neuen Laserquelle für viele verschiedene Anwendungen u. a. in der Sicherheitstechnik, der 威尼斯赌博游戏_威尼斯赌博app-【官网】izin, der Telekommunikation oder der Gas-Sensorik das übergeordnete Ziel des europ?ischen GOSFEL-Projekts (www.gosfel.eu), in dessen Rahmen Mikhailov und Kollegen ihre jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications ver?ffentlichten Ergebnisse erarbeitet haben. Die Gruppe um Mikhailov am Augsburger Lehrstuhl für Theoretische Physik II arbeitet zugleich auch an "Graphene Flagship", einem weiteren gro?en europ?ischen Forschungsprogramm mit, in dessen Rahmen sie nicht-lineare elektrodynamische Eigenschaften von Graphen untersucht, um die Voraussetzungen für die Verwendung von Graphen in verschiedenen elektronischen und optoelektronischen Bauteilen zu schaffen. ________________________________________ Peter Q. Liu, Isaac J. Luxmoore, Sergey A. Mikhailov, Nadja A. Savostianova, Federico Valmorra, Jerome Faist, Geoffrey R. Nash, “Highly tunable hybrid metamaterials employing split-ring resonators strongly coupled to graphene surface plasmons”, Nature Communications 6, 8969 (2015). -
http://www.nature.com/ncomms/2015/151120/ncomms9969/full/ncomms9969.html ________________________________________
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