随着研究人员对石墨烯这种神奇材料的探索和了解的不断深入,有关这种材料神奇特性的新发现也不断涌现。最近一个令人眼花缭乱的发现是,石墨烯可以用来将光压缩到单个原子的厚度。虽然这对普通人来说可能并不具有实际意义,但科学家们知道,石墨烯的这一最新突破将很快使微小、超薄电子设备的生产成为可能。
为何重要
大多数人都知道,计算机芯片的尺寸稳步缩小已有相当长的一段时间,但最近,这一稳步进展却因一些实际限制而停滞不前。由于芯片尺寸的稳步缩小在很大程度上依赖于使用金属来缩小光线,因此该领域的惊人进展与利用微小金属元件实现最高效率息息相关。
西班牙巴塞罗那光子科学研究所(ICFO)的研究人员与石墨烯旗舰项目(Graphene Flagship)合作,发现了一种利用石墨烯将光波压缩得更小的方法,而且不会损失任何能量。石墨烯旗舰项目是欧盟最大的研究机构,其使命是致力于发现石墨烯的许多神奇特性,这些特性可能对社会有实际用途。
他们是如何做到的
最初,研究团队正在探索激发石墨烯等离子体的新方法,但随着研究的深入,他们发现石墨烯的约束因子非常强大,而能量损失却很小。这鼓励他们继续研究单原子厚度,结果出乎意料,他们立即取得了成功。ICFO 团队使用二维材料堆叠构建了一个纳米光学器件,然后将石墨烯单层和六方氮化硼(hBN)单层纳入该结构中作为绝缘层。六方氮化硼是一种陶瓷材料,可以承受高达 3300 华氏度的高温,而且仍然是一种有效的润滑剂。
实验旨在确定质子如何在石墨烯和金属之间传播,当二者之间的间隙减小到最低水平时,石墨烯的质子仍能自由传播,尽管其厚度仅为一个原子。通过施加电荷,研究小组能够控制传播,这证明了光可以通过小于一纳米的通道进行引导。
发现的意义
由于这一发现将光波束缚的极限缩小到了单个原子的厚度,这无疑将推动尺寸比以往任何时候都小的设备的发展。由于这项技术刚刚被发现,因此生产这种设备还需要一些时间,但毫无疑问,这一突破性发现将在不久的将来带来超薄、超轻的电子设备。
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