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石墨烯缺陷工程的重要一员——表面等离子体激元反射

中国教育装备采购网 2016/11/22 9:47:04 围观1095次 我要分享

  石墨烯是近年来受到广泛关注的二维材料,具有独特的物理化学性质,在信号传感、物质检测、和能源电池领域都有着广阔的应用前景。2016年9月,南开大学许京军、蔡卫老师研究团队在国际期刊 2D Materials上公开发表题为“Tailorable reflection of surface plasmons in defect engineered graphene”的全文文章,通过探讨缺陷改变石墨烯光、电、热性质的可能性,提出了对石墨烯纳米尺度下的等离子激元性质进行操控的思路,为未来纳米级光电设备的实现开辟新篇。

  

石墨烯缺陷工程的重要一员——表面等离子体激元反射

  (a) NeaSNOM测量原理示意图 (b)NeaSNOM的AFM成像显示了石墨烯缺陷处的形貌结构 (c)NeaSNOM的纳米级显微光学成像展示了该区域的表面等离子波传播图样

  许京军、蔡卫老师研究团队首先设计了离子束对石墨烯缺陷边界的操控可行性,并通过AFM等常规测量手段对这一设想进行了重复验证,检验其可行性。该研究团队对石墨烯表面等离子波在缺陷边界的传播进行了深入研究,通过NeaSNOM提供的可靠等离子激元成像手段,他们近场等离子激元成像图中观测到了靠近边界的明显干涉条纹。通过典型的石墨烯楔形结构,边界处的等离子激元的有效散射波通过操控的缺陷得到了极大的增强。在缺陷边界处的等离子激元反射首次得到清晰观测,证实了这些缺陷在表面等离子波传播中散射中心的作用。

  

石墨烯缺陷工程的重要一员——表面等离子体激元反射

  不同程度缺陷石墨烯中等离子激元传播和反射的研究

  在入射激光波长为10.653um下,不同程度缺陷石墨烯中等离子激元传播和反射的研究。其中,等离子激元第一干涉峰值被定义为M,在边界处衰减比例为0.28,实验结果与理论数值得到了很好的拟合。

  该研究团队证明了通过引入离子束在石墨烯缺陷边界处改变等离子激元的反射的结论,他们认为缺陷可以作为有效的等离子激元传播散射中心,通过缺陷程度的控制可以实现对等离子激元的操控,这一研究结果有效开创了控制表面等离子波的新篇章。

  参考文献:Luo W, Cai W, Wu W, et al. Tailorable reflection of surface plasmons in defect engineered graphene[J]. 2D Materials, 2016, 3(4): 045001.

  本文涉及的研究过程及实验结果均以原著作为准。

  关于Quantum Design

  Quantum Design是世界领先的科研设备制造商和仪器分销商,于1982年创建于美国加州圣迭戈。公司生产的 SQUID 磁学测量系统 (MPMS) 和材料综合物理性质测量系统 (PPMS) 已经成为世界公认的顶级测量平台,广泛的分布于世界上几乎所有材料、物理、化学、纳米等研究领域尖端的实验室。2007年,Quantum Design并购了欧洲最大的仪器分销商LOT公司,现已成为世界著名的科学仪器领域的跨国公司。目前公司拥有分布于英国、美国、法国、德国、巴西、印度,日本和中国等地区的数十个分公司和办事处,业务遍及全球一百多个国家和地区。中国地区是Quantum Design公司最活跃的市场,公司在北京、上海和广州设有分公司或办事处。几十年来,公司与中国的科研和教育领域的合作卓有成效,为中国科研的进步提供了先进的设备以及高质量的服务。

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