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万亿分之一秒内的开关:石墨烯光控磁场
来源:安博体育手机版    发布时间:2024-02-17 03:05:09

  强圆偏振激起拓荒了在固态体系中发生和操控有用磁场的可能性,例如经过光学逆法拉第效应或声子逆法拉第效应。虽然这些效应依赖于只能在有限程度上定制的资料特性,但等离子体共振能够终究靠挑选恰当的尺度和载流子浓度来彻底操控。等离子共振供给了新的自在度,可用于调整或增强工程超资猜中的光感磁场。

  德国杜伊斯堡-埃森大学的Martin Mittendorff博士及其团队发现,细小的石墨烯片在红外辐射下能够变成电磁体。他们运用石墨烯盘以极高的功率演示来自等离激元循环电流的光感应瞬态磁场。石墨烯盘等离子共振频率(3.5 THz)的有用磁场由强(~ 1°)超快法拉第旋转(~ 20 ps)证明。依据参阅丈量和模仿,估量在约440 nJ cm-2的中等泵浦通量下,感应磁场的强度约为0.7 T量级。相关研究成果以“Strong transient magnetic fields induced by THz-driven plasmons in graphene disks”为题,11月18日发表于《Nature Communications》。

  在一个2 x 2毫米的外表上有细小的圆盘,每个圆盘的直径为1.2微米,仅为一般人类头发宽度的百分之一。它们由两层石墨烯组成——两层碳原子平行叠放,好像煎饼相同。它们的电子在资猜中自在移动,并且会遭到电磁场的影响。

  在这种情况下,Mittendorff团队运用红外范围内的圆偏振太赫兹(THz)辐射来激起电子。“你能够把石墨烯片幻想成装满水(电子)的桶,”Mittendorff解释道。“假如你用棍子搅动桶的内部,就会开端构成环形水(电)流。”

  类比之下,由螺旋状太赫兹辐射激起的载流子在圆盘中呈圆周运动,因而表现出细小电磁铁的作用。在试验中,发生了约0.5特斯拉范围内的磁场,约相当于地球磁场的10000倍。等离子体的频率能经过石墨烯圆盘的直径来调整。就其作用而言,这些细小的圆盘可与强壮的永磁体相媲美,但它们能在皮秒(一万亿分之一秒)内翻开或封闭。

  虽然这些试验是基础研究,但存在着实践的潜在使用:使用石墨烯圆盘,物理学家们现已开发出了光学切换磁场,可用于影响邻近的其他资料。例如,在照亮屏幕的量子点中,能调整光的色彩。至于磁热资料,它们会依据施加的磁场而改动温度。

  图3. 石墨烯圆盘上泵引起的传输改变 ΔT/T 和相应的 θ F的试验成果。