محققان دریافته‌اند که با اعمال ولتاژ به یک سانتیمتر مربع گرافن می‌توان عبور امواج الکترومغناطیس را از میان آن به‌صورت کنترل شده‌ای تغییر داد. با این کار امکان تبدیل امواج تراهرتز به مادون قرمز میانی فراهم می‌شود. نتایج تحقیقات در دانشگاه رایس نشان می‌دهد که می‌توان طول موج‌های مختلف نور را دستکاری کرده و از آن به‌عنوان ابزاری برای ساخت ادوات حسگری اپتوالکترونیک استفاده کرد.
استفاده از گرافن برای جذب امواج تراهرتز و مادون قرمز
| محققان دریافته‌اند که با اعمال ولتاژ به یک سانتیمتر مربع گرافن می‌توان عبور امواج الکترومغناطیس را از میان آن به‌صورت کنترل شده‌ای تغییر داد. با این کار امکان تبدیل امواج تراهرتز به مادون قرمز میانی فراهم می‌شود. نتایج تحقیقات در دانشگاه رایس نشان می‌دهد که می‌توان طول موج‌های مختلف نور را دستکاری کرده و از آن به‌عنوان ابزاری برای ساخت ادوات حسگری اپتوالکترونیک استفاده کرد.
در تحقیقات پیشین، جونیچیرو کونو روشی یافته بود که در آن از آرایه‌های نانولوله‌های کربنی به‌عنوان پلاریزه کننده امواج استفاده شده بود. در این پژوهش اخیر، کونو روی یک سطح بنیادی‌تر کار می‌کند، او و همکارانش از گرافن استفاده کردند آنها ولتاژی به ورقه گرافن اعمال کرده که با این کار انرژی فرمی آن را تغییر دادند. با این کار گرافن به‌عنوان دیافراگم یا غربال نوری عمل می‌کند. این پروژه با همکاری محققانی از دانشگاه اوساکا انجام شده است که نتایج آن در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است. |
|
| کونو می‌گوید در گرافن الکترون‌ها مانند فوتون حرکت می‌کنند که سرعت بسیار بالایی در دمای اتاق محسوب می‌شود. پژوهشگران زیادی روی خواص الکتریکی عجیب گرافن در فرکانس‌های پایین یا صفر تحقیق می‌کنند. در مقالات علمی پیش‌بینی‌هایی درباره خواص الکترونیکی عجیب گرافن انجام شده است اما در عمل و به‌صورت آزمایشگاهی کاری صورت نگرفته است. کلید موفقیت به‌دست آمده در این پروژه، “مساحت زیاد” و “دروازه” است. از آنجایی که طول موج پرتوهای تراهرتز و مادون قرمز بسیار بلند است، نمی‌توان آنها را روی یک بخش کوچک متمرکز کرد. “دروازه” به بیان ساده یعنی این که ما دو الکترود به ماده وصل کرده و ولتاژی به آن اعمال می‌کنیم با این کار سطح انرژی فرمی آن تنظیم می‌شود.
با افزایش و کاهش ولتاژ می‌توان انرژی فرمی را به‌نحوی دلخواهی تغییر داد و با این کار دانسیته انتقال دهنده‌های بار را در گرافن تنظیم کرد این انتقال دهنده‌ها جذب کننده‌های پرتوهای تراهرتز و مادون قرمز هستند. بنابراین می‌توان گرافن را با اعمال ولتاژ به حالتی در آورد که تمام یا بخشی از امواج تراهرتز یا مادون قرمز را جذب کند. نتایج نشان داد که پیک عبوری پرتوهای تراهرتز نزدیک سطح انرژی فرمی صفر است این وضعیت در مورد پرتوهای مادون قرمز کاملا برعکس است یعنی در سطح انرژی فرمی صفر پرتوها کاملا جذب گرافن می‌شوند. این یافته‌ها از آن جهت جالب هستند که با استفاده از آن می‌توان خواص تراهرتز را در حضور و غیاب حاملین الکترون مطالعه کرد. |
