Ameerika teadlased avastasid, et isolaatori ja grafeeni mitmikkihtmaterjal suudab efektiivselt varejstada tera- ning mikrolainekiirgust, lubades seejuures nähtaval valgusel komposiiti läbistada.
Kettakeste maatriks substraadil.
Komposiiti on võimalik modifitseerida nii, et see neelab vaid kindla osa pealelangeva kiirguse spektrist, moodustades elektromagnetlainete ribapääsfiltri. Täheldatud efekti saaks kasutada näiteks häiretundlike elektroonikaseadmete varjestamiseks elektromagnetilise müra eest. Teadlaste sõnul on lisaks varjestamisele ning filtreerimisele võimalik materjalist valmistada terahertskiirguse polarisaator. Muuhulgas on tegemist edusammuga üha arenevas terhaherts-pildistamistehnoloogas.
Hoolimata sellest, et grafeen on vaid ühe aatomkihi paksune, on tegemist hea elektromagnetkiirguse neelajaga laial lainepikkuste skaalal. Iseäranis hästi neeldub grafeenil infrapuna- ning terahertskiirgus. On tähelepanuväärne , et sama kiirgushulga neeldumiseks peaks harilikum materjal olema mitme tuhande aatomkihi paksune. Kõrge neeldumistegur tuleneb grafeeni unikaalsetest elektrilistest omadustest, mille tõttu on materjali aatomvõre elektronid väga kiired, käitudes relativistlike seisumassita „Diraci“ osakestena.
IBM TJ Watsoni New Yorgi Uurimiskeskuses valmistati teadlase Phaedon Avouris juhtimisel kile, millel on vaheliti nii grafeeni kui isolaatori kihid. Töörühm näitas, et kõigest kümnekihiline komposiitkile suudab neelata kuni 97% pealelangevast tera- ning mikrolainekiirgusest, jäädes samas nähtavale valgusele läbipaistvaks.
Töö käigus avastati, et väikeste ketaste ning ribadega pinnatud kiledega on võimalik terhaertskiirgust selektiivselt filtreerida ja polariseerida. Kettakesed ja ribakesed on kõigest paari mikroni laiused. Valguse neeldumine toimub langeva kiirguse lainepikkusest oluliselt väiksemates piirkondades. See on võimalik tänu pealelangeva valgusega tugevalt interakteeruvatele plasmonidele, mis on kvantiseeritud elektronide võnkumised materjali sees.
“Materjali aktiivelementideks on grafeenikihid”, seletas töörühma liige Hugen Yan. Plasmonid kas neelavad kiirgust või soodustavad selle peegeldumist. Plasmonid on hakkavad langeva terhaertskiirguse toimel võnkuma. Teatud sageduste juures tekib plasmonide resonants, mis markeerib neeldumistoime maksimumi.
Kile tootmise esimeses etapis valmistati eelmainitud kilekomposiit. Seejärel söövitati elekronlitograafia abil 3.6 x 3,6 mm ruudukestele ketaste ning ribade süsteem. Lõpuks mõõdeti seadme läbilaskvust terhaerts- ja infrapunakiirguse puhul, kasutades selleks Fourier-pööret sooritavat infrapunaspektromeetrit.
Töörühm tegeleb nüüd komposiidi uurimisega tugevate magnetväljade all. „Kavatseme uurida grafeenplasmoonikat suure sagedusliku spektri ulatuses, sealhulgas infrapunase lainepikkusega spektri keskosa suhtes,“ lisab Yan.
Allikas: PhysicWorld
Leave a Reply