由韩国高级科学技术研究所 激光照射纳米尖端激发石墨烯和金/氧化铝之间的层中的声学石墨烯等离子体激元
学分:韩国高级科学技术学院 国内外KAIST研究人员及其合作者已经成功地展示了一种用于声学石墨烯等离子体场的直接近场光学成像的新方法
该策略将为声石墨烯等离子体平台在下一代高性能石墨烯基光电器件中的实际应用提供突破，该器件具有增强的光-物质相互作用和更低的传播损耗
最近的研究表明，石墨烯等离子体激元，即石墨烯中自由电子与光波耦合的集体振荡，可用于在将石墨烯与金属片分离的非常薄的介电层内捕获和压缩光波
在这样的配置中，石墨烯的传导电子在金属中被“反射”，所以当光波“推动”石墨烯中的电子时，它们在金属中的镜像电荷也开始振荡
这种新型的集体电子振荡模式被称为“声学石墨烯等离子体激元(AGP)”
AGP的存在以前只能通过间接方法观察到，如远场红外光谱和光电流图
这种间接的观察是研究人员必须为纳米薄结构内光波的强烈压缩付出的代价
据信，设备外部的电磁场强度不足以对AGP进行直接近场光学成像
受到这些限制的挑战，三个研究小组共同努力，利用先进的纳米制造方法，将一种独特的实验技术结合在一起
他们的发现发表在2月19日的《自然通讯》上
由电气工程学院的张敏锡教授领导的KAIST研究小组使用高度灵敏的散射型扫描近场光学显微镜(s-SNOM)直接测量了在纳米薄波导中传播的AGP波的光场，首次将中红外光的千倍压缩可视化
张教授和他团队中的博士后研究员谢尔盖·G
梅纳巴德，成功地获得了AGP波的直接图像，利用了石墨烯上快速衰减但始终存在的电场
他们发现，即使大部分能量在石墨烯下面的电介质中流动，银汞合金也是可以探测到的
这之所以成为可能，是因为纳米波导内部的超光滑表面使得等离子体波可以传播更长的距离
研究人员探测到的AGPmode高达2
3倍多的限制和展示1
就归一化传播长度而言，与类似条件下的石墨烯表面等离子体相比，品质因数高4倍
实验中使用的波导的这些超光滑纳米结构是由明尼苏达大学电子与计算机工程系的教授吴相现和博士后研究员李豪用模板剥离法制造的
成均馆大学基础科学研究所集成纳米结构物理中心的李英熙教授和他的研究人员合成了具有单晶结构的石墨烯，这种高质量、大面积的石墨烯能够实现低损耗等离子体传播
许多重要有机分子的化学和物理性质可以通过它们在中红外光谱中的吸收特征来检测和评估
然而，常规检测方法需要大量分子才能成功检测，而超压缩AGP场可以在微观水平上提供强的光-物质相互作用，从而显著提高单个分子的检测灵敏度
此外，张成泽教授和他的团队进行的研究表明，中红外AGPs对石墨烯中的损耗本来就不太敏感，因为它们的场主要局限在电介质内
研究小组报告的结果表明，AGPs可能成为电可调石墨烯基光电器件的一个有前途的平台，这些器件通常在石墨烯中具有较高的吸收率，如亚表面、光开关、光伏和其他工作在红外频率的光电应用
张教授说:“我们的研究表明，声学石墨烯等离子体的超压缩电磁场可以通过近场光学显微镜方法直接获得
我希望这一认识将激励其他研究人员将自动增益控制应用于各种需要强光-物质相互作用和低传播损耗的问题
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
