Все новости

Графен использовали для создания звукового аналога лазера

Ученые пытаются разработать такое устройство уже несколько десятилетий

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.