基于石墨烯等离子体元的最小光腔出炉

微型化技术将科技引向了光学电路的新时代。与此同时，它也让科学家遇到了新的障碍。例如,在纳米尺度上对光进行控制和引导。研究人员正在开发将光限制在极小空间中的尖端技术。之前的研究结果显示，金属可以将光压缩到波长范围（衍射极限）以下。

据美国“物理学组织”网站6月11日消息称，欧盟光子科学研究所（ICFO）的科学家在Frank Koppens教授的领导下，与美国麻省理工学院、杜克大学、法国巴黎-萨克雷大学和葡萄牙米尼奥大学的研究人员合作，通过将纳米尺寸的金属立方体集成到石墨烯薄片上，研发出了一种新型石墨烯等离子体空腔。基于这些等离子体激元，他们能够打造出有史以来最小的、用于红外光的光腔。相关研究结果日前刊发在《科学》杂志中。

在实验过程中，他们将50纳米长的银纳米管随机地撒在石墨烯薄片上，让每一根纳米管和石墨烯都可以充当一个单腔。然后，他们用红外光穿透该设备，观察等离子体激元是在金属纳米立方体和石墨烯之间的传播与压缩情况。

这种方法可以大大增强光场，它能够探测到通常只响应红外光的分子材料。这项研究结果在分子和生物传感领域非常具有前景，对医学、生物技术、食品检测技术和安全保障都有重要推动作用。

Koppen教授评论道：“这项成就是非常重要的，因为它允许我们调整等离子体模式的体积，从而驱动诸如分子或原子的微型粒子与等离子体发生相互作用，并能够同时检测和研究这些效应。红外光谱和太赫兹光谱能够提供关于分子振动共振的宝贵信息，赋予分子材料发生相互作用并进行检测的可能性。”

科界原创编译：朱明逸 审稿：西莫责编：雷鑫宇

期刊来源：《科学》

期刊编号：0036-8075

原文链接：https://phys.org/news/2020-06-smallest-cavity-graphene-plasmons.html

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