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  本报讯(记者张巍巍)据物理学家组织网10月11日(北京时间)报道,美国莱斯大学的研究人员通过将石墨烯与光结合,有望设计和制造出更高效的电子设备,以及新型的安全与加密设备。相关研究报告发表在近日出版的《美国化学学会·纳米》杂志上。

  通常情况下,调整硅半导体性质是借助化学方式对硅进行掺杂。而此次的研究颠覆了这一理念:改用等离子体振子诱导石墨烯掺杂,形成超强、传导性良好的单原子厚度的碳形态。新的掺杂方式能制成基于石墨烯和等离子体天线的电路,即光学诱导的电子设备。光学诱导电子设备能对光进行操控,并将电子注入材料从而影响它的传导性。这项研究囊括了理论和研究两部分的工作,展示了按需制造简单的、以石墨烯为基础的二极管和晶体管的潜力。

  研究人员表示,掺杂石墨烯是开发石墨烯电子设备的一个关键参数。他们设想了许多掺杂石墨烯的方式,其中包括将有机或磁性分子附着到石墨烯的六角形栅格上,使其具有选择性和可逆性,仿若石墨烯质地的黑板一般,可依据颜色、角度和照射光的偏振,随意对电路进行构建和擦除。

  等离子体纳米天线附着到石墨烯的实现,使这种设想成为了可能。科学家对于操控等离子体振子具有丰富的经验,这种准粒子能够引发金属表面的振动。在早先的研究中,他们成功地沉积了等离子体纳米粒子,使其充当了石墨烯为基础的光电探测器。

  等离子体振子能够在光被激发或制成“热电子”时流过表面,并控制波长,而临近的等离子体粒子也能以可调的方式发生相互作用。此次实验采用了8个纳米级别的黄金圆盘等离子体天线,中间环绕着一个较大的圆盘,其都通过电子束光刻沉积在石墨烯的表面。每个天线都能基于散射光在500纳米到1250纳米之间进行调整,但在825纳米时会出现相消干扰。在这种情况下,大部分的入射光能量都将转化成热电子,直接传送到石墨片上,并使其由导体转化成负掺杂(n-doped)的半导体。

  科研人员预见,有朝一日我们能够不用钥匙,仅仅挥动手电筒发光照射基座,诱导形成所需的集成电路,就能打开大门。而这一天,似已不再遥远。

  总编辑圈点

  尽管你可能觉得揣个手电筒出门其实比带串钥匙更费事儿,但这不过是种比喻,形容原始的机械操作正在慢慢为光电的世界让步,包括在我们习以为常了的设备上。这也是人们现在进行石墨烯研究的主要的理由之一——它与电子学无法忽视的亲密关系。即便你并不愿意买一个石墨烯为基础的电子设备,但却不能否定其背后科学家付出的巨大努力,因为这就是电子设备永远追求的目标——高速。

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