探索基于石墨烯的THZ设备

石墨烯太赫兹设备

未来的通信设备可能从太赫兹波浪和效率获得了大幅提升石墨烯.在最近发表的一项研究中,美国圣母大学的科学家发现,利用薄层石墨烯来操纵太赫兹电磁波是可能的。

人们每天都使用电磁能量......看电视,听收音机,用微波炉弹出玉米,采取X射线或使用手机。这种能量以波浪的形式行进,其广泛用于电子和无线设备。

当今电磁频谱研究中最热门的领域之一是太赫兹(THz)范围。太赫兹波,介于微波和光学频率之间,在日常生活中为各种应用提供了更好的性能。例如,对于通信设备来说,太赫兹波可以比无线电/微波携带更多的信息。它们还能提供比微波分辨率更高的医学和生物图像,但暴露的潜在危害要比x射线小得多。

Notre Dame大学的研究人员表明,可以用原子薄的石墨烯层有效地操纵THz电磁波。这一成就,最近发表在自然通信,设置开发紧凑,高效且经济高效的设备和系统在THz频段中的系统开发阶段。

“THZ技术承诺的主要瓶颈一直是缺乏操纵这些能源浪潮的有效材料和设备,”巴黎圣母院电气工程系的研究生贝拉迪Sensale-Rodriguez说。“具有自然的二维材料,具有强大和可调响应的THz波 - 例如石墨烯 - 为我们提供了设计达到前所未有的性能的THZ设备的机会。”

太赫兹团队——研究生Sensale-Rodriguez, Rusen Yan, Kristof Tahy和Tian Fang;研究助理教授米歇尔·m·凯利(Michelle M. Kelly),通过纳米科学和技术中心(NDnano),刘磊,与美国圣母大学(Notre Dame)高级诊断和治疗学(AD&T)合作;Wan Sik Hwang,美国中西部纳米电子发现研究所(MIND)访问研究助理教授;Debdeep Jena副教授和John Cardinal O’hara, c.s.c., Huili (Grace) Xing副教授-已经首次证明了基于石墨烯的太赫兹调制器的概念原型,这是一种仅通过石墨烯带内跃变实现的设备。

石墨烯,A.原子-Thick半导体材料,已经出现了有前途的电气,机械和热性能,导致最近的快速晶体管,柔性/透明电子设备,光学设备和现在太赫兹有源组件的演示。

“石墨烯已被吹捧为发现新的理想平台,并自2004年以来证明/争议物理现象,”邢说。“这是英国,安德烈·吉姆和康斯坦丁诺诺夫的两位物理学家在2010年获得诺贝尔奖。但是,迄今为止出现了极少的石墨烯的现实世界应用。使用石墨烯来操纵THz波是这样的应用之一。这种自然通信案件记录了我们的首次实验努力,以实现去年在应用物理信函中发表的论文中的预测。具有更好性能的设备继续推出我们的实验室。

虽然耶拿教授和我形成了愿景,但在2006年开始使用二维电子气体来操纵Thz波浪,直到米歇尔,林雷和贝拉迪在米歇尔和贝拉迪加入我们这件作品是可能的,“xing补充道。

这项研究得到了国家科学基金会、海军研究办公室以及MIND、NDnano和AD&T的支持。

图片:Notre Dame大学

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