09/02/2012 - Grafen, der das ganze Licht absorbiert

Menéame

Das trendige Material Grafen, das aus einer Schicht eines einzelnen Kohlenstoffatoms besteht, dessen Entdeckung der Nobelpreisträger vor ein paar Jahren verdient hat, ist in vielen Laboratorien der Welt zu Forschungszwecken geworden, die immer mehr außergewöhnliche Eigenschaften für ihn haben.

Ein Team, das von spanischen Wissenschaftlern geleitet wird, hat gerade die Entdeckung eines seltsamen Effekts mit diesem Material angekündigt: Es ist in der Lage, das ganze Licht in seiner Atommonokapation und Licht in verschiedenen Farben aufzunehmen. Zusätzlich zu seinem rein wissenschaftlichen Interesse hat der Fund interessante Möglichkeiten, Infrarotfotosensoren zu entwickeln, zum Beispiel und F. Javier García Abajo (Institut für Chemie-Physik "Rocastellano" Madrid) und seine Kollegen haben bereits eine Patentanmeldung eingereicht, während sie ihre Forschung in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlichen.

Seine Arbeit ist theoretisch, nicht experimentell, aber hat ein enormes praktisches Interesse. Photodetektoren müssen so viel Licht wie möglich aufnehmen und das Minimum widerspiegeln, um effektiv zu sein. Grafen mit einer einzigen Atomschicht erreicht diese Wirkung erstaunlich gut. Fotosensoren für Sicherheitssysteme (mit Licht aktiviert), Nachtkammern, Biosensoren oder sogar Photovoltaik-Solarzellen, die Infrarotstrahlung nutzen, können von diesem Fund profitieren.

Obwohl sich die Berechnungen dieser Forscher bislang auf den Bereich vom mittleren bis nahen Infrarot beschränkten, sind sie der Ansicht, dass wird es leicht sein, diese Eigenschaft auf andere Wellenlängen auszudehnen.

Um die vollständige Absorption des Grafens zu erreichen, setzen Garcia de Abajo und seine Kollegen Sukosin Thongratanasiri (Institut für Chemie-Physik Rocastellano) und Frank Koppens (Institut für Fotonik, ICFO, Barcelona) das Material mit einer periodischen Anordnung von Strukturen zusammen, die stark mit Licht interagieren und es in Regionen begrenzen, die hundertmal kleiner sind als ihre Wellenlänge.

Um den Effekt zu erreichen, muss der Grafen elektrisch geladen werden, und dies wird durch elektrische Verbindungen erreicht, die zusätzlich die Farbe des absorbierten Lichts auswählen können. Die Anordnung der Strukturen muss sehr genau sein: Wenn sie zu nahe sind, kann das Licht reflektiert werden, und wenn sie zu weit voneinander entfernt sind, wird die Absorption unzureichend sein.

Forscher planen nun, neue außergewöhnliche optische Eigenschaften von Grafen zu erforschen.
 

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