Costituito da un unico foglio di atomi di carbonio, il grafene può essere filato alla velocità più elevata di qualsiasi oggetto macroscopico conosciuto. Credito immagine:Wikimedia Commons.
(Phys.org) -- Fin dalla sua scoperta nel 2004, grafene, il foglio disposto a nido d'ape di atomi di carbonio dello spessore di un atomo, ha continuato a fare scalpore sia nel mondo della fisica che in quello dell'ingegneria. Ora arrivano notizie da un altro gruppo di ricerca che annuncia una nuova proprietà scoperta dell'affascinante materiale. Questa volta, come il gruppo descrive nel loro articolo pubblicato in Lettere di revisione fisica , è stato scoperto che ha proprietà di guadagno ottico a causa dell'inversione della popolazione degli elettroni quando viene colpito da un breve raggio di un laser.
Guadagno ottico significa che se la luce viene riflessa su un materiale, riflette più di quanto è stato inviato; una proprietà molto utile per realizzare dispositivi optoelettrici come laser, amplificatori, modulatori e assorbitori.
In questo ultimo sforzo di ricerca, il team ha utilizzato il grafene che era stato coltivato epitassialmente, che è dove una sostanza cristallina è sovrapposta a un substrato, risultando in un foglio di grafene di alta qualità. Hanno quindi eccitato il grafene con impulsi laser a pompa (1,55 eV.) di durata molto breve (35 fs). Nel misurare la quantità di luce che è stata riflessa indietro, trovarono che era più di quanto era stato inviato. Dicono questo, era a causa delle proprietà fisiche uniche del grafene che fa sì che la sua conduzione della luce cambi da positiva a negativa, il che ovviamente significa che riflette più di quanto assorbe.
Più specificamente, la proprietà di guadagno ottico del materiale si verifica perché quando l'impulso laser della pompa colpisce il grafene, i suoi elettroni si eccitano con più portatori di carica che si avvolgono nel cono di Dirac che nel cono inferiore (inversione di popolazione). A causa dello squilibrio, un fotone sonda che stimola gli stati eccitati provoca l'emissione di luce infrarossa. E per di più, il guadagno è maggiore di quello dei dispositivi ottici convenzionali.
Ulteriori ricerche del team hanno dimostrato che il guadagno ottico osservato con il campione di grafene potrebbe verificarsi anche su un'ampia gamma di impulsi di energia dal laser, portando a ancora più potenziali applicazioni.
Mentre la loro ricerca è promettente, il team riconosce che è necessario fare molto più lavoro prima di poter creare dispositivi reali del mondo reale che sfruttino questa nuova proprietà del grafene, ma alla fine, la speranza è che tali apparecchiature siano in grado di svolgere i propri compiti più velocemente di quanto attualmente disponibile, consentendo lo sviluppo di dispositivi di telecomunicazione ad alta velocità in grado di stare al passo con la sempre crescente domanda di reti più veloci.
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