石墨烯又一次改變生活---光電鎖

石墨又一次改變生活---光電鎖

  據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)10月11日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國(guó)萊斯大學(xué)的研究人員通過將石墨烯與光結(jié)合，有望設(shè)計(jì)和制造出更高效的電子設(shè)備，以及新型的安全與加密設(shè)備。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在近日出版的《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》雜志上。
通常情況下，調(diào)整硅半導(dǎo)體性質(zhì)是借助化學(xué)方式對(duì)硅進(jìn)行摻雜。而此次的研究顛覆了這一理念：改用等離子體振子誘導(dǎo)石墨烯摻雜，形成超強(qiáng)、傳導(dǎo)性良好的單原子厚度的碳形態(tài)。新的摻雜方式能制成基于石墨烯和等離子體天線的電路，即光學(xué)誘導(dǎo)的電子設(shè)備。光學(xué)誘導(dǎo)電子設(shè)備能對(duì)光進(jìn)行操控，并將電子注入材料從而影響它的傳導(dǎo)性。這項(xiàng)研究囊括了理論和研究?jī)刹糠值墓ぷ?，展示了按需制造?jiǎn)單的、以石墨烯為基礎(chǔ)的二極管和晶體管的潛力。
研究人員表示，摻雜石墨烯是開發(fā)石墨烯電子設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。他們?cè)O(shè)想了許多摻雜石墨烯的方式，其中包括將有機(jī)或磁性分子附著到石墨烯的六角形柵格上，使其具有選擇性和可逆性，仿若石墨烯質(zhì)地的黑板一般，可依據(jù)顏色、角度和照射光的偏振，隨意對(duì)電路進(jìn)行構(gòu)建和擦除。
等離子體納米天線附著到石墨烯的實(shí)現(xiàn)，使這種設(shè)想成為了可能?？茖W(xué)家對(duì)于操控等離子體振子具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，這種準(zhǔn)粒子能夠引發(fā)金屬表面的振動(dòng)。在早先的研究中，他們成功地沉積了等離子體納米粒子，使其充當(dāng)了石墨烯為基礎(chǔ)的光電探測(cè)器。
等離子體振子能夠在光被激發(fā)或制成“熱電子”時(shí)流過表面，并控制波長(zhǎng)，而臨近的等離子體粒子也能以可調(diào)的方式發(fā)生相互作用。此次實(shí)驗(yàn)采用了8個(gè)納米級(jí)別的黃金圓盤等離子體天線，中間環(huán)繞著一個(gè)較大的圓盤，其都通過電子束光刻沉積在石墨烯的表面。每個(gè)天線都能基于散射光在500納米到1250納米之間進(jìn)行調(diào)整，但在825納米時(shí)會(huì)出現(xiàn)相消干擾。在這種情況下，大部分的入射光能量都將轉(zhuǎn)化成熱電子，直接傳送到石墨片上，并使其由導(dǎo)體轉(zhuǎn)化成負(fù)摻雜（n-doped）的半導(dǎo)體。
科研人員預(yù)見，有朝一日我們能夠不用鑰匙，僅僅揮動(dòng)手電筒發(fā)光照射基座，誘導(dǎo)形成所需的集成電路，就能打開大門。而這一天，似已不再遙遠(yuǎn)。

編后語：盡管你可能覺得揣個(gè)手電筒出門其實(shí)比帶串鑰匙更費(fèi)事兒，但這不過是種比喻，形容原始的機(jī)械操作正在慢慢為光電的世界讓步，包括在我們習(xí)以為常了的設(shè)備上。這也是人們現(xiàn)在進(jìn)行石墨烯研究的主要的理由之一——它與電子學(xué)無法忽視的親密關(guān)系。即便你并不愿意買一個(gè)石墨烯為基礎(chǔ)的電子設(shè)備，但卻不能否定其背后科學(xué)家付出的巨大努力，因?yàn)檫@就是電子設(shè)備永遠(yuǎn)追求的目標(biāo)——高速。

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