ТАСС, 10 июня. Физики использовали графен для создания излучателя акустических волн, похожего по своим свойствам на оптический лазер. Это устройство может стать основой для квантовых оптомеханических датчиков, пишет пресс-служба НИУ ВШЭ со ссылкой на статью в научном журнале Optics Express.
Графен – это одиночный слой атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей, которые напоминают структуру пчелиных сот. За получение и изучение первых образцов графена присудили Нобелевскую премию 2010 года по физике – ее получили Константин Новоселов и Андрей Гейм.
Однако некоторые характеристики графена мешают его практическому применению. Поэтому Гейм и его коллеги из МФТИ смогли приспособить графен для использования в качестве датчика терагерцовых волн лишь три года назад.
В ходе нового исследования российские и китайские физики под руководством профессора Университета электронных наук и технологий Китая Дэна Гуан-Вэя приспособили графен для создания сазера – звукового аналога лазера. Физики пытаются разработать такое устройство уже несколько десятилетий.
Сазеры – это оптомеханические приборы, которые могут вырабатывать фононы – акустические колебания атомов кристаллической решетки. В данном случае они ведут себя так же, как и частицы света в импульсах лазерного излучения. Первые прототипы сазеров появились в 2009 году. Впоследствии было создано несколько других вариантов подобных акустических приборов, однако все они были чересчур велики и, кроме того, отличались другими ограничениями в использовании и интеграции в другие оптические или механические устройства.
Дэн и его коллеги предположили, что если создать сазер на основе графена, то многих подобных проблем можно будет избежать. Дело в том, что графеновые листы могут служить своеобразным "зеркалом" для акустических колебаний. Руководствуясь этой идеей, ученые собрали набор из своеобразных графеновых "барабанов" и проверили, будут ли они вырабатывать и усиливать механические колебания.
Эти "барабаны" представляют собой набор из лунок и каналов, выточенных с помощью лазера и плазмы на поверхности пластины из кремния и покрытых двумерной пленкой из графена. Если облучать подобную структуру лазером с определенной длиной волны, частицы света оказываются в пространстве между кремнием и графеном. В результате внутри графенового барабана возникают механические колебания соответствующей частоты.
По словам специалистов, подобные сазеры можно производить, используя классические методы печати современных микросхем. Также их можно встраивать в оптоволокно и различные оптоэлектронные приборы.
