據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)近日報道，英國科學家表示，他們對石墨烯的最新研究表明，讓石墨烯與金屬納米結(jié)構(gòu)結(jié)合可將石墨烯的聚光能力提高20倍，改進后的石墨烯設(shè)備有望在未來的高速光子通訊中用作光敏器，讓速度為現(xiàn)在幾十倍的超高速互聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實。相關(guān)研究發(fā)表于《自然·通訊》雜志上。
2010年，英國曼徹斯特大學的安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃謝洛夫因在石墨烯研究領(lǐng)域的突出貢獻而榮膺諾貝爾獎。現(xiàn)在，他們和劍橋大學科學家做出了這項最新發(fā)現(xiàn)，為提高互聯(lián)網(wǎng)和其他通訊設(shè)施的速度鋪平了道路。
此前科學家們就發(fā)現(xiàn)，將兩根緊密排列的金屬絲放在石墨烯上方，用光照射于其上會產(chǎn)生電力，這個簡單的設(shè)備其實是一個基本的太陽能電池。更重要的是，因為石墨烯內(nèi)的電子擁有高流動性和高速度等獨特屬性，石墨烯設(shè)備處理數(shù)據(jù)的速度可能是目前最快的互聯(lián)網(wǎng)光纜的幾十倍甚至幾百倍。
然而，迄今為止，這些極富應(yīng)用潛力的設(shè)備在實用過程中一直遭遇聚光效率低下這一瓶頸，石墨烯只能吸收照射于其上的3%的光線來產(chǎn)生電力，其余光線全成了“漏網(wǎng)之魚”。
現(xiàn)在，科學家通過將石墨烯和納米金屬結(jié)構(gòu)耦合在一起，并將金屬結(jié)構(gòu)采用特殊的排列方法置于石墨烯上解決了這個問題。這種所謂的等離子體納米結(jié)構(gòu)顯著增強了能被石墨烯感應(yīng)的光電場，并能有效地將光集中在石墨烯上，將石墨烯的聚光性能提高了20倍，而且其數(shù)據(jù)處理速度沒有受到絲毫影響。
該研究團隊的主要成員、等離子體專家亞歷山大·格里高仁科表示，石墨烯似乎是等離子體的天然伙伴，他們希望等離子體納米結(jié)構(gòu)能改進石墨烯設(shè)備的性能，現(xiàn)在他們不僅做到了，而且結(jié)果超乎想象，其聚光效率還可進一步提高。
該研究的另一名參與者、劍橋大學工程系科學家安德魯·法拉利表示：“迄今為止，石墨烯的主要研究領(lǐng)域一直集中于基礎(chǔ)物理學和電子學。最新研究表明，石墨烯在光子學和光電子學領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用潛力，可用于制造太陽能電池和光敏器等多種有用設(shè)備。”
石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的二維晶體，只有一層碳原子的厚度，是迄今最薄也最堅硬的材料，其導電、導熱性能超強，遠遠超過硅和其他傳統(tǒng)的半導體材料。很多科學家認為，石墨烯或能取代硅成為未來的電子元件材料，廣泛應(yīng)用于超級計算機、觸摸屏和光子傳感器等多個領(lǐng)域。
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