Nowy rodzaj materiału bazujący na grafenie

Artykuły
Brak komentarzy
Drukuj

Amerykańscy naukowcy opracowali nowy rodzaj materiału, który jednocześnie silnie absorbuje promieniowanie mikrofalowe i terahercowe oraz przepuszcza promieniowanie z zakresu widzialnego. Osłony wykonane z takiego materiału mogłyby zostać użyte do tłumienia zewnętrznych zakłóceń elektromagnetycznych w urządzeniach elektronicznych, szczególnie wrażliwych na tego rodzaju czynniki. Materiał ten mógłby również posłużyć do budowy terahercowych filtrów i polaryzatorów, które mogłoby z kolei okazać się przydatne w obszarze obrazowania z użyciem promieniowania terahercowego.

Grafen – niezwykły pochłaniacz światła

Grafen, pomimo grubości odpowiadającej zaledwie jednej warstwie atomów węgla, jest zdolny do bardzo silnej absorpcji promieniowania elektromagnetycznego w szerokim zakresie długości fal – zwłaszcza w obszarze dalekiej podczerwieni oraz terahercowej części widma. Na uwagę zasługuje fakt, że aby osiągnąć taki sam stopień absorpcji promieniowania z wykorzystaniem konwencjonalnych materiałów, ich grubość musiałaby odpowiadać grubości co najmniej tysiąca warstw atomowych. Tak wysoki stopień absorpcji promieniowania elektromagnetycznego (przez grafen) jest wynikiem jego unikalnych właściwości elektronowych. Za właściwości te odpowiadają bardzo szybko poruszające się elektrony, zachowujące się jak relatywistyczne cząstki Diraca o praktycznie zerowej masie spoczynkowej.

zdjęcie SEM materiału składającego się z dysków wykonanych z warstw grafenu i izolatora
Zdjęcie SEM materiału składającego się z dysków wykonanych z warstw grafenu i izolatora. Dyski zostały ułożone w trójkątną sieć.

Filtry i polaryzatory promieniowania terahercowego

Materiał stworzony przez grupę Avourisa Phaedona z Watson Research Center w Nowym Jorku składa się z naprzemiennie ułożonych warstw grafenu oraz izolatora. Naukowcy wykazali, że folia zawierająca zaledwie pięć warstw grafenu oraz pięć warstw izolatora może osłabić wiązkę promieniowania mikrofalowego i terahercowego aż w 97,5%, przy jednoczesnym przepuszczeniu promieniowania z obszaru widzialnego. Ponadto odkryto, że zastosowanie w materiale grafenu i izolatora w kształcie dysku lub rurki, może być pomocne w tworzeniu strojonych terahercowych filtrów i polaryzatorów. Dodatkowo jeżeli średnica dysków (rurek) będzie wynosić zaledwie kilka mikrometrów (1 μm = 10-6 m), będą one wówczas zdolne do absorpcji światła poprzez uwięzienie go w obszarach setki razy mniejszych, niż długość fali padającego światła. Wszystko to dzięki zjawisku silnego oddziaływania plazmonów, czyli skwantowanych kolektywnych drgań elektronów przewodnictwa wewnątrz materiału, z światłem.

„Nasz materiał może zostać wykorzystany do budowy osłon bardzo silnie pochłaniających terahercowe oraz mikrofalowe promieniowanie i w ten sposób zapobiegać występowaniu zewnętrznych zakłóceń elektromagnetycznych w urządzeniach elektronicznych”, powiedział jeden z członków zespołu. „Taka tarcza mogłaby nawet pomóc w ochronie ludzi przed tego rodzaju promieniowaniem, które według Światowej Organizacji Zdrowia jest niebezpieczne dla zdrowia”.

Artykuł pochodzi ze strony: physicsworld.com

Dodaj komentarz