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  在电磁波谱中,太赫兹波段是当前最热的研究范围之一。据美国物理学家组织网5月2日报道,美国圣母大学通过实验证明了利用石墨烯原子层可以有效操控太赫兹电磁波,并制作了一台基于石墨烯材料的太赫兹调制器样机,为开发紧密高效且经济的太赫兹设备与操作系统开辟了广阔舞台。相关论文近日发表在《自然·通讯》杂志上。

  人们每天都在用着电磁能量,看电视、听广播、用微波炉做爆米花、用手机通话、拍X光片等,电子产品和无线电设备中的能量大部分是以电磁波形式传输的。太赫兹波处于微波和可见光频率之间,在日常生活中有着重要应用。比如在通讯设备中,用太赫兹波能携带比无线电波或微波更多的信息;在拍X光片的时候造成的潜在伤害更小,所提供的医学和生物图像分辨率也比微波更高。

  “太赫兹技术前景光明,但一个最大的瓶颈问题是缺乏有效的材料和设备来操控这些能量波。如果有一种天然二维材料能对太赫兹波产生明显反应,而且可以调节,就给我们设计高性能太赫兹设备带来了希望。而石墨烯正是理想的材料。”圣母大学电学工程系研究生贝拉迪·森赛尔-罗德里格斯说,石墨烯是仅有一个原子厚度的半导体材料,具有独特的电学、机械力学和热学性质,在诸多领域都有着潜在的应用价值,如最近开发的快速晶体管、柔性透明电子产品、光学设备,以及目前正在开发的太赫兹主动元件。

  研究小组演示了他们用于概念论证而制作的第一台样机,这台基于石墨烯材料的调制器,可在石墨烯内部实现带内跃迁,是目前唯一能做到这一点的太赫兹设备。

  该校电学工程系副教授邢慧丽(音译)指出,石墨烯自发现以来,一直被当作新研究的理想平台,但至今它在现实中还很少应用,操控太赫兹波就是其应用之一。在2006年时,他们曾想用二维电子气体来操控太赫兹波,去年他们论证了基于石墨烯的高性能设备,今年是首次通过实验证明了这种设备,并将进一步开展研究。

  文/科技日报