Физики изучили свойства плазмонов в наноструктурированном графене — Naked Science
Сколтех

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.

Идеальная кристаллическая структура графена представляет собой гексагональную кристаллическую решетку
Идеальная кристаллическая структура графена представляет собой гексагональную кристаллическую решетку / ©Википедия

Эти разработки позволяют моделировать спектры плазмонов для применения их в оптоэлектронике и биосенсорике. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Photonics.

Плазмоны — коллективные возбуждения электронов в твердых 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 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 и проводившие планирование эксперимента и теоретическую часть исследования, и сотрудники Технологического института Вены (Австрия), проводившие сами эксперименты, обнаружили, 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 этой 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 прочее.

«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 один из ведущих исследователей, сотрудник Сколтеха Вячеслав Семененко.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

10 часов назад
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

Вчера, 18:35
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Позавчера, 21:04
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

22 июля
Илья Ведмеденко

По информации СМИ, модуль «Наука» столкнулся с техническими проблемами. Они могут существенно осложнить стыковку с Международной космической станцией.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: