• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Terahertsise sagedusega leviva kiirguse ohjamine grafeeni abil

9.09.2011 by Uku Püttsepp Leave a Comment

Terahertsise (1012 Hz) sagedusega leviv tugevalt infrapunane valgus on inimsilmale nähtamatu. Sellest hoolimata on tegemist kasuliku sagedusalaga, mida saab kasutada näiteks lõhkeainete ja uimastite tuvastamiseks. Ameerika Berkeley Laboratiooriumi (Berkeley Lab) valmistasid esimestena grafeenseadme, millel on terahertsiste elektromagnetlainete suhtes tugev, aga ka häälestatav, koste.

Grafeen-mikroribade kiirgustundlikkust saab mõjutada kolmel visil. Esiteks toimub ribade laiuse varieerimisel neeldumisspektri muutumine. Teiseks mõjutab laengulkandjate tihedus tugevalt plasmonide võnkumist. Suurem kontsentratsioon tähendab energilisemat võnkumist. Laengukandjate arvu saab juhtida grafeenplaadi peal olevale ioongeelile rakendatud pinge abil. Kolmandaks mõjutab neeldumisspektrit pealelangeva kiirguse polarisatsioon. Ribadega risti polariseeritud valgus tekitab spektris teravaid üleminekuid.

Seade põhineb miljondiku meetri paksustel grafeenribadel. Ribade laiuse ja nendes asuvate laengukandjate konsentratsiooni muutmisel on võimalik mõjutada ribades asuvate plasmonide võnkumist. Plasmon on kvantiseeritud elektronide võnkumine juhis (loe siit).

Terahertsise sagedusega elektromagnetlaine lainepikkus on sadu mikromeetreid, ent seadmes kasutatavate grafeenribade laius on vaid mõni mikromeeter. Seade, mis koosneb väiksematest osistest kui seda mõjutav valgus, on valmistatud metamaterjalist (loe siit).

Plasmonide mõjutamine

Kahemõõtmelises grafeemis on elektronidel väike seisumass ning alluvad seetõttu paremini välistele elektriväljadele. Plasmoni võnkesagedus sõltub grafeenriba olevate elektronide edasi-tagasi võnkumise perioodist. Sama sagedusega elektromagnetlainega valgustamisel tekib plasmoni resonants, millega kaasneb pealelangeva kiirguse suurem neeldumine. Resonantssagedus sõltub aga grafeenriba laiusest, mis tähendab, et riba laiuse muutmisel on võimalik muuta seadme neeldumisspektrit.

Pealelangeva kiirguse ja plasmonide koostoimet (light-plasmon coupling) saab mõjutada ka ribas olevate laengukandjate, elektronide ja vakantside, kontsentratsiooniga. Grafeeni üks huvitavaid omadusi on laengukandjate kontsentratsiooni sõltuvus tugevast välisest elektriväljast.

Berkeleys valmistatud seade suudab neeldumisspektrit mõjutada mõlemal eelmainitud viisil. Seadme mikroribad valmistati ühe aatomkihi paksuse süsiniku kihi aurufaas sadestamisel vase pinnale. Valminud grafeentahvel kaeti omakorda ränioksiidi kihiga. Pärast kihtide valmimist söövitati tahvlisse ribamuster.

Pildil on kujutatud grafeenribade laiuse ja plasmonide resonantssageduse sõltuvus. Laengukandjate arv on konstantne.

Sälgutatud grafeentahvlit valgustati Berkeley ALS seadmega (Advanced Light Source, loe siit). Sama seadme abil mõõdeti varasemast tugevaim terahertsise kiirguse ja plasmonide koostoime grafeenis.

Lisaks suutsid Berkeley teadlased muuta seadme neeldumisspektrit pealelangeva kiirguse polarisatsiooni abil. Ribadega paralleelselt polariseeritud kiirgus ei põhjustanud neeldumisspektris olulisi muutusi. Küll aga põhjustas spektris teravaid neeldumispiirkondi ribadega risti polariseeritud kiirgus. Omaette saavutus on neeldumise mõõtmine toatemperatuuril, mida on varem tehtud 0 K temperatuuri piirkonnas.

„Oleme loonud praktilise lahenduse terahertsise kiirguse kasutamiseks teaduses,“ ütleb töö teadlaste töörühma juht Feng Wang. Teadustööd saab tulevikus praktikas kasutada näiteks elektroonikaseadmete valmistamisel.

Allikas: PhysOrg

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Grafeeni plasmoneid saab kergesti kontrollida
  2. Mikroskoopilised juhtmed ämbliku võrguniidist
  3. Valmistati terahertskiirguse ribafilter ning polarisaator
  4. Teadlased leidsid uue viisi grafeeni oksüdeerimiseks
  5. Grafeenlehtedes avastati uus elektriline olek
  6. Venitatav grafeentransistor ületab teiste materjalide puudused
  7. Teadlased leidsid grafeeni valmistamiseks lihtsa viisi
  8. Isejoonduvate grafeenitransistoride ja vooluahelate valmistamine areneb
  9. Grafeenist nanorullid
  10. Grafeen värvitundlikes päikeseelementides

Filed Under: Teadusuudised Tagged With: Grafeen&Grafaan

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2021 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in