محاسبات نظری محققان موسسه آاستار سنگاپور نشان می‌دهد که از گرافن می‌توان برای کنترل پخش شدن نانومقیاس نور در سطح تراشه استفاده کرد. توزیع پلاسمون در سطح گرافن در فضایی محدودتر نسبت به سطح فلزات اتفاق می‌افتد.
چشم انداز روشن گرافن در حوزه فوتونیک
محاسبات نظری محققان موسسه آاستار سنگاپور نشان می‌دهد که از گرافن می‌توان برای کنترل پخش شدن نانومقیاس نور در سطح تراشه استفاده کرد. توزیع پلاسمون در سطح گرافن در فضایی محدودتر نسبت به سطح فلزات اتفاق می‌افتد.
مواد نیمه‌هادی به‌دلیل این که قادر به کنترل جریان الکتریکی در سطح تراشه هستند می‌توانند به‌صورت ادواتی نظیر ترانزیستور در حوزه محاسبات و کامپیوتر مورد استفاده قرار گیرند. محققان موسسه محاسبات با عملکرد بالا آاستار سنگاپور روی دستگاهی کار می‌کنند که بتواند پخش شدن نور را در یک سطح تحت کنترل خود در آورد. این گروه تحقیقاتی نشان دادند که از گرافن می‌توان برای کنترل نور در مقیاس نانو استفاده کرد. این پژوهش می‌تواند مسیر مدارهای فتونیک در تراشه را هموار کند.
گرافن ماده‌ای است از جنس کربن که دارای ضخامت یک لایه اتمی می‌باشد. این ماده دارای خواص منحصر به فردی است از آن می‌توان در حوزه فتونیک استفاده کرد. معمولا تنها فلزات هستند که قادراند نور را در مقیاس نانومتری محدود کنند، این مقیاس از طول موج نور بسیار کوتاه‌تر است. در سطح فلزات، الکترون‌ها دارای نوسانات انتخابی هستند که به آنها پلاسمون سطحی گفته می‌شود. این نوسانات قادراند که به‌صورت آنتنی قدرتمند نور را در یک فضای کوچک محدود کند. چان هو گان از موسسه آاستار می‌گوید گرافن دارای هدایت الکتریکی بسیار بالایی است به‌طوری که رفتاری شبیه به فلزات دارد از این رفتار می‌توان برای کاربردهای مبتنی بر پلاسمون استفاده کرد.
گان و همکارانش به‌صورت نظری و محاسباتی روی چگونگی حرکت پلاسمون در سطح گرافن مطالعه کردند. نتایج نشان داد که با این که هدایت الکتریکی گرافن از فلزات کمتر می‌باشد اما اتلاف پخش پلاسمون آن بیشتر از فلزات است. این یافته کلیدی پروژه آنها بود.
هونگ سونگ چاو، از اعضاء این تیم تحقیقاتی می‌گوید نکته اساسی که موجب می‌شود گرافن بتواند در ادوات پلاسمونیک بسیار مفید باشد این است که گرافن به‌راحتی قابل تنظیم است چیزی که در فلزات نجیب دیده نمی‌شود. از روش‌های مختلف می‌توان خواص گرافن را کنترل و به‌دلخواه تنظیم کرد برای مثال می‌توان از میدان مغناطیسی، الکتریکی، دما و نور برای این کار استفاده کرد.
محاسبات این گروه تحقیقاتی نشان داد که پخش شدن پلاسمون‌ها در سطح گرافن در فضای بسیار محدودتر از سطح فلزات اتفاق می‌افتد. همچنین حرکت پلاسمون‌های سطحی میان دو سطح گرافن که در نزدیک هم قرار دارند بسیار بهتر رخ می‌دهد.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوانSynthesis of highly confined surface plasmon modes with doped graphene sheets in the midinfrared and terahertz frequencies. در نشریه Physical Review B به چاپ رسیده است.
