Физики изучили свойства плазмонов в наноструктурированном графене

Группа ученых из России и Австрии продемонстрировала, что взаимодействие между плазмонными колебаниями в наноструктурированном графене приводит к сильному сдвигу спектра поглощения света в дальнем инфракрасном диапазоне

Данные разработки позволяют моделировать спектры плазмонов для применения их в оптоэлектронике и биосенсорике.

Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Photonics.

Плазмоны – это, коллективные возбуждения электронов в твёрдых телах. Возможность изменять их свойства электрическим полем в низкоразмерных материалах таких как графен, делает их перспективными для использования в различных оптоэлектронных устройствах: сенсорах, детекторах, источниках излучения и многих других.

Плазмонные спектры в изолированных нанолентах (узких полосках графена) уже хорошо изучены. Однако, для эффективной работы в реальных оптоэлектрических устройств требуется максимальное заполнение площади подложки графеном, а именно размещение как можно большего количества нанолент на единицу длины. До недавнего времени оптические спектры таких систем описывались приближенно, как система невзаимодействующих друг с другом плазмонов в отдельно взятой наноленте. Такой подход давал ошибку более 10% при вычислении частоты основной моды плазмонных колебаний в изолированной наноленте и исключал возможность для исследования более тонких эффектов, имеющих место в графене, например, радиационного уширения спектров поглощения.

Группа ученых, в состав которой вошли физики из Сколтеха, возглавившие проект, проводили планирование эксперимента и разработку теоретической части исследования, а сотрудники Технологического института Вены (Австрия), проводившие сами эксперименты, обнаружила, что электрическое взаимодействие плазмонов в графене приводит к сильному красному сдвигу спектра поглощения по сравнению со спектром плазмона в изолированной наноленте.

Также было показано, что спектры поглощения нанолент заметно уширены в результате обратного переизлучения поглощенной энергии. Учет данной поправки позволяет очень точно определять параметры графена, из которого сделаны наноленты, такие как уровень Ферми и времена рассеяния носителей зарядов. Приведенный в статье метод анализа спектров поглощения может быть использован для исследования тонких эффектов, влияющих на проводимость графена и других двумерных материалов, например, электрон-электронного взаимодействия, электронной или дырочной локализации, вызванной наличием дефектов и пр.

Образцы графена, использованные в работе были изготовлены в компании Graphenea (Испания).

  «Спектры поглощения графена за счет взаимодействия плазмонов покрывают дальний ИК диапазон (энергии фотонов 10 меВ — 200 меВ), который в свою очередь совпадает с колебательными спектрами большинства биологических молекул. Это открывает возможности для проектирования и изготовления биосенсоров, основанных на графене,» -рассказывает ведущий исполнитель исследования, сотрудник Сколтеха Вячеслав Семененко.

07.09.2018, 338 просмотров.

Поиск на сайте

Новости компаний, релизы

Четыре способа не выдохнуться при поиске работыЧетыре способа не выдохнуться при поиске работы
Ходунки для пожилых людейХодунки для пожилых людей
Как инновации влияют на стоимость велосипедаКак инновации влияют на стоимость велосипеда
Параметры выбора чекового принтераПараметры выбора чекового принтера
Подыскиваете хороший военторг в Украине?Подыскиваете хороший военторг в Украине?
Пишите