英國(guó)將石墨烯聚光能力提高20倍

據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，英國(guó)科學(xué)家表示，他們對(duì)石墨烯的最新研究表明，讓石墨烯與金屬納米結(jié)構(gòu)結(jié)合可將石墨烯的聚光能力提高20倍，改進(jìn)后的石墨烯設(shè)備有望在未來的高速光子通訊中用作光敏器，讓速度為現(xiàn)在幾十倍的超高速互聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)。相關(guān)研究發(fā)表于《自然·通訊》雜志上。

2010年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃謝洛夫因在石墨烯研究領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)而榮膺諾貝爾獎(jiǎng)?，F(xiàn)在，他們和劍橋大學(xué)科學(xué)家做出了這項(xiàng)最新發(fā)現(xiàn)，為提高互聯(lián)網(wǎng)和其他通訊設(shè)施的速度鋪平了道路。

此前科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)，將兩根緊密排列的金屬絲放在石墨烯上方，用光照射于其上會(huì)產(chǎn)生電力，這個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)備其實(shí)是一個(gè)基本的太陽能電池。更重要的是，因?yàn)槭﹥?nèi)的電子擁有高流動(dòng)性和高速度等獨(dú)特屬性，石墨烯設(shè)備處理數(shù)據(jù)的速度可能是目前最快的互聯(lián)網(wǎng)光纜的幾十倍甚至幾百倍。

然而，迄今為止，這些極富應(yīng)用潛力的設(shè)備在實(shí)用過程中一直遭遇聚光效率低下這一瓶頸，石墨烯只能吸收照射于其上的3%的光線來產(chǎn)生電力，其余光線全成了“漏網(wǎng)之魚”。

現(xiàn)在，科學(xué)家通過將石墨烯和納米金屬結(jié)構(gòu)耦合在一起，并將金屬結(jié)構(gòu)采用特殊的排列方法置于石墨烯上解決了這個(gè)問題。這種所謂的等離子體納米結(jié)構(gòu)顯著增強(qiáng)了能被石墨烯感應(yīng)的光電場(chǎng)，并能有效地將光集中在石墨烯上，將石墨烯的聚光性能提高了20倍，而且其數(shù)據(jù)處理速度沒有受到絲毫影響。

該研究團(tuán)隊(duì)的主要成員、等離子體專家亞歷山大·格里高仁科表示，石墨烯似乎是等離子體的天然伙伴，他們希望等離子體納米結(jié)構(gòu)能改進(jìn)石墨烯設(shè)備的性能，現(xiàn)在他們不僅做到了，而且結(jié)果超乎想象，其聚光效率還可進(jìn)一步提高。

該研究的另一名參與者、劍橋大學(xué)工程系科學(xué)家安德魯·法拉利表示：“迄今為止，石墨烯的主要研究領(lǐng)域一直集中于基礎(chǔ)物理學(xué)和電子學(xué)。最新研究表明，石墨烯在光子學(xué)和光電子學(xué)領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用潛力，可用于制造太陽能電池和光敏器等多種有用設(shè)備。”

石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的二維晶體，只有一層碳原子的厚度，是迄今最薄也最堅(jiān)硬的材料，其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能超強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硅和其他傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料。很多科學(xué)家認(rèn)為，石墨烯或能取代硅成為未來的電子元件材料，廣泛應(yīng)用于超級(jí)計(jì)算機(jī)、觸摸屏和光子傳感器等多個(gè)領(lǐng)域。