Innovatief nieuw onderzoek onder leiding van de Universiteit van Exeter heeft aangetoond hoe de buitengewone eigenschappen van grafeen kunnen worden benut om kunstmatige structuren te creëren die kunnen worden gebruikt om elektromagnetische straling over een breed scala aan golflengten te beheersen en te manipuleren.

Een team van internationale wetenschappers, onder leiding van professor Geoff Nash van de Universiteit van Exeter, hebben een opmerkelijke nieuwe hybride structuur ontworpen, of metamateriaal, die specifieke eigenschappen bezit die niet in natuurlijke materialen voorkomen.

Het samenwerkende team combineerde nano-linten van grafeen, waarin elektronen heen en weer kunnen oscilleren, samen met een type antenne dat een splitringresonator wordt genoemd.

Zorgvuldig ontwerp van deze twee elementen leidt tot een systeem dat sterk interageert met elektromagnetische straling. In deze experimenten gebruikte het team licht met zeer lange golflengten, veel verder dan wat het menselijk oog kan zien, om aan te tonen dat deze nieuwe structuur kan worden gebruikt als een soort optische schakelaar om te onderbreken, en aan en uit zetten, een straal van dit licht heel snel.

Het gezamenlijk internationaal onderzoek, waaronder experts van de Universiteit van Exeter, Engeland, en teams onder leiding van Dr. Sergey Mikhailov aan de Universiteit van Augsburg, Duitsland, en professor Jérôme Faist aan de ETH Zürich, is gepubliceerd in gerespecteerd wetenschappelijk tijdschrift, Natuurcommunicatie .

Professor Geoff Nash, van de afdeling Engineering van de Universiteit van Exeter zei:"In deze nieuwe resultaten demonstreren we een nieuw type structuur die niet alleen kan worden gebruikt als een opwindende testbank om de onderliggende nieuwe wetenschap te verkennen, maar dat zou de basis kunnen vormen van een reeks technologisch belangrijke componenten".

Het onderzoek is uitgevoerd als onderdeel van het EU FET Open Project GOSFEL, die tot doel heeft een geheel nieuwe laserbron te ontwikkelen voor toepassingen zoals gasdetectie. Professor Nash heeft momenteel ook een EPSRC in Frontier Manufacturing.

Professor Nash, die ook directeur natuurwetenschappen is bij Exeter, voegde toe:"Een van de belangrijkste kenmerken van onze structuur is dat het het effect heeft dat de elektromagnetische straling wordt gefocust op een gebied dat veel kleiner is dan de golflengte ervan. Dit zou mogelijk kunnen leiden tot nieuwe manieren om ultra -hoge resolutie spectroscopie van, bijvoorbeeld, biologische moleculen. In samenwerking met collega's in Biosciences beginnen we al enkele van deze effecten te onderzoeken, met studenten van ons innovatieve interdisciplinaire programma Natuurwetenschappen, en postdoctorale studenten van het Exeter EPSRC Center for Doctoral Training in Metamaterials."