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科学家成功控制石墨烯冷却速度,仅需百万分之一秒

Sue Xiao

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石墨烯是有史以来最薄的材料,其厚度只有一个原子层。它比十亿分之一米还薄,能够通过其电荷载体的光激发有效地吸收从可见光到红外线的光线。在吸收光之后,其光激发的电荷载流子在几皮秒内冷却到最初的平衡状态,相当于百万分之一秒的时间。这一过程的显著速度使石墨烯在一些技术应用中有用途广泛,其中包括光探测器、光源和调制器。

最近发表在ACS Nano上的一项研究表明,石墨烯电荷载流子的弛豫时间可以通过施加外部电场而被显著改变。弛豫时间,即达到热动平衡所需的时间,是动力学系统的一种特征时间。

研究人员观察到的石墨烯中电荷载流子弛豫时间的变化,显示了对晶体光学响应的前所未有的控制水平,并允许使用单一材料获得大量不同的行为。

这项工作为开发利用控制电荷载体的弛豫时间来支持新功能的设备铺平了道路。例如,如果石墨烯被用作激光腔中的可饱和吸收体以产生超短光脉冲,通过改变电荷载体的弛豫时间,研究员可以控制输出脉冲的时间。

米兰理工大学物理系教授Giulio Cerullo总结说:“这一发现对许多技术应用具有重大意义,从用于脉冲激光源或防止光学元件损坏的光学限制器的光子学,到用于超快探测器和调制器的电信领域。”

该研究论文题为"Electrically Tunable Nonequilibrium Optical Response of Graphene",已发表在ACS Nano期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c04937

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