物理科技生物学-PHYICA

石墨烯驱动的动态元表面和元器件

纳米技术 2022-09-15 23:58:13

计算机脚本有限公司 无花果

1概述石墨烯支持的动态元表面和元设备的最新选定功能

信用:计算机脚本有限公司 《光电进展》杂志上的一份新出版物概述了石墨烯驱动的动态超表面和超器件

超表面,人造亚波长结构界面,表现出前所未有的操纵电磁波的能力,范围从可见光到太赫兹和微波频率

在过去的十年中,静态元表面和元设备得到了广泛的研究

然而,由于通常由金属和/或电介质制成的构造块的被动性质,它们的功能不能在制造后原位主动调节,这严重阻碍了它们的应用场景,例如变焦透镜、动态全息术和激光雷达中的光束控制

在这些重要需求的推动下,科学家们多年来一直在努力提高元表面的动态可调性,将活性材料或组件引入被动元表面已被作为第一思维策略提出

迄今为止,各种活性材料和元件,例如透明导电氧化物、相变材料、2D材料(特别是石墨烯)、变容二极管、弹性材料和微机电系统,已经在理论上和实验上被证明能够通过施加外部热、电、光和机械刺激来增强对超表面和超器件的活性可调谐性,产生了一个新的方向,即

e

,动态(例如

g

可调、可重新配置、可编程、智能和数字编码)元表面和元设备

应该注意的是,尽管先前的研究为动态元表面和元设备提供了主要的灵感来源,但是每种类型的活性材料和成分都具有一组独特的特征,提供了令人鼓舞的机会,并且也遭受不同的限制以及挑战

近年来发表的几篇综述文章集中在这一领域讨论上述问题

然而,基于石墨烯的动态元表面和元器件仍然缺乏全面的综述,由于石墨烯的特殊性质,它们具有同等甚至更重要的意义

在这篇文章中,作者将石墨烯驱动的动态元表面和元设备分为两类,即

e

具有结构化石墨烯的构件的元表面和集成有石墨烯的混合元表面,如图2所示

一个

动态光谱处理、波前整形、偏振控制和频率转换方面的最新发展分别在近/远场和全局/局部方式中得到高度阐述

还概述和分析了剩余的挑战和潜在的未来发展

作者认为,由于紧凑的占地面积、显著的电可调性、宽带和高速操作的内在优势,石墨烯和类石墨烯2D材料正在将使用超表面的电磁波操纵推向一个新的高度:从静态到动态,这必将彻底改变电磁波操纵,并允许未来的商业应用

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