科學(xué)家成功控制石墨烯冷卻速度，僅需百萬分之一秒

石墨烯是有史以來最薄的材料，其厚度只有一個原子層。它比十億分之一米還薄，能夠通過其電荷載體的光激發(fā)有效地吸收從可見光到紅外線的光線。在吸收光之后，其光激發(fā)的電荷載流子在幾皮秒內(nèi)冷卻到最初的平衡狀態(tài)，相當(dāng)于百萬分之一秒的時間。這一過程的顯著速度使石墨烯在一些技術(shù)應(yīng)用中有用途廣泛，其中包括光探測器、光源和調(diào)制器。

最近發(fā)表在ACS Nano上的一項研究表明，石墨烯電荷載流子的弛豫時間可以通過施加外部電場而被顯著改變。弛豫時間，即達(dá)到熱動平衡所需的時間，是動力學(xué)系統(tǒng)的一種特征時間。

研究人員觀察到的石墨烯中電荷載流子弛豫時間的變化，顯示了對晶體光學(xué)響應(yīng)的前所未有的控制水平，并允許使用單一材料獲得大量不同的行為。

這項工作為開發(fā)利用控制電荷載體的弛豫時間來支持新功能的設(shè)備鋪平了道路。例如，如果石墨烯被用作激光腔中的可飽和吸收體以產(chǎn)生超短光脈沖，通過改變電荷載體的弛豫時間，研究員可以控制輸出脈沖的時間。

米蘭理工大學(xué)物理系教授Giulio Cerullo總結(jié)說：“這一發(fā)現(xiàn)對許多技術(shù)應(yīng)用具有重大意義，從用于脈沖激光源或防止光學(xué)元件損壞的光學(xué)限制器的光子學(xué)，到用于超快探測器和調(diào)制器的電信領(lǐng)域。”

該研究論文題為"Electrically Tunable Nonequilibrium Optical Response of Graphene"，已發(fā)表在ACS Nano期刊上。

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論文原文：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c04937

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標(biāo)簽： 弛豫時間