维也纳大学 使用石墨烯和金属纳米结构的异质结构产生光的艺术图像
这种异质结构极大地增强了非线性光学过程，改变了光的性质，如光的频率(颜色)
荣誉:维也纳大学托马斯·罗格尔斯珀格 在一项新的研究中，由维也纳大学领导的一个国际研究小组表明，围绕单层石墨烯构建的结构允许可以转换光的f或强光学非线性
该团队通过使用纳米大小的金带将光以等离子体激元的形式挤压到原子般薄的石墨烯中来实现这一点
发表在《自然纳米技术》杂志上的研究结果有望成为一种新型超小型可调非线性器件
在过去的几年里，人们齐心协力开发等离子体装置，通过纳米尺寸的装置操纵和传输光
与此同时，研究表明，使用等离子体激元可以大大增强非线性相互作用，当光与材料中的电子相互作用时，就会产生等离子体激元
在等离子体激元中，光与导电材料表面的电子结合，使得等离子体激元比最初产生它们的光小得多
这可能导致非常强的非线性相互作用
然而，等离子体激元通常是在金属表面产生的，这使得它们衰减非常快，限制了等离子体激元的传播长度和非线性相互作用
在这项新工作中，研究人员表明石墨烯中等离子体激元的长寿命和这种材料的强非线性可以克服这些挑战
在他们的实验中，由维也纳大学(奥地利)的菲利普·瓦尔特领导的研究小组，与巴塞罗那光子科学研究所(西班牙)、南丹麦大学、蒙彼利埃大学和麻省理工学院(美国)的研究人员合作，使用被称为异质结构的二维材料堆来构建非线性等离子体装置
他们取了单层石墨烯原子层，并在上面沉积了一系列金属纳米带
金属带放大了石墨烯层中的入射光，将其转化为石墨烯等离子体
这些等离子体随后被捕获在金纳米带下，并通过一种被称为谐波产生的过程产生不同颜色的光
科学家们研究了产生的光，并表明石墨烯等离子体之间的非线性相互作用对于描述谐波产生至关重要
根据该论文的主要作者伊拉蒂·阿隆索·卡拉菲尔的说法，“我们已经表明，相对简单的金纳米带可以同时增强石墨烯的非线性，激发石墨烯等离子体，并产生等离子体腔
" 尽管石墨烯等离子体领域仍处于起步阶段，但研究人员相信，这些结果可以用于探索石墨烯异质结构中的新物理，并带来多种应用
从事该项目的科学家之一李·罗泽马说:“我们在维也纳的团队先前已经提出，石墨烯等离子体激元介导的非线性相互作用可以用于量子计算，现在我们已经提供了这些等离子体激元确实可以非线性相互作用的实验证明
“该团队计划通过实验新的金属几何形状和利用不同类型的非线性相互作用，继续推动更高效的石墨烯异质结构
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