(Phys.org) — Twee teams van onderzoekers, een die in Saoedi-Arabië werkt, de andere in Spanje, hebben onafhankelijk ontdekt dat het toevoegen van trillingen aan een grafeenoppervlak een efficiëntere omzetting van fotonen in plasmonen mogelijk maakt. In hun papieren beide gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , elk team beschrijft hoe ze ontdekten dat het laten trillen van een tweedimensionaal grafeenoppervlak (met behulp van twee verschillende methoden) leidde tot een enorme toename van de gekoppelde lichtenergie.

Het is heel gebruikelijk en relatief eenvoudig om licht of elektronica te gebruiken als een middel om gegevens te vervoeren - wat moeilijk is, is om beide in hetzelfde apparaat te gebruiken. Het probleem is om fotonen om te zetten in elektronen en vice versa. Recent onderzoek heeft uitgewezen dat het gebruik van tweedimensionaal grafeen als middel om dit te doen mogelijk is, maar tot nu toe, wetenschappers hebben slechts een efficiëntie van ongeveer 2 procent kunnen bereiken. In deze nieuwe poging beide teams waren in staat om de efficiëntie te verhogen tot 50 procent door het grafeenoppervlak op een afstembare manier te laten trillen terwijl het met licht werd geraakt.

Grafeen wordt gebruikt vanwege zijn unieke honingraatstructuur die langdurige plasmonen mogelijk maakt - quasi-deeltjes met een oscillatie-eigenschap - die kunnen worden afgestemd op de gewenste frequenties. De huidige koppelingsmethoden die afhankelijk zijn van het vormen van grafeen in linten, blijken zeer inefficiënt te zijn vanwege verstrooiing aan de randen (en dat de benadering geen afstemmingspatronen mogelijk maakt).

Om verstrooiing te verminderen, beide teams oefenden een vibrerende kracht uit op de grafeenplaat. Het Saoedische team bevestigde een actuator - het Spaanse team voegde piëzo-elektrisch materiaal toe als basis voor het grafeen. Beiden resulteerden in hetzelfde resultaat, namelijk, de elektronen in het oppervlak van het grafeen laten trillen terwijl ze door fotonen worden geraakt - het afstemmen van de trillingen maakte het mogelijk om de geleidingselektronen in plasmonen op te wekken, die daarna door elektronische componenten kunnen worden verwerkt.

De resultaten van beide teams zijn slechts de eerste stap in het creëren van mechanismen die elektronische functies kunnen verbinden met fotonen, wat op een dag kan leiden tot apparaten zoals exotische supergevoelige chemische detectoren, nieuwe soorten fotovoltaïsche cellen of nano-opto-elektronische apparaten voor algemene doeleinden.

© 2013 Phys.org