Физики изучили свойства плазмонов в наноструктурированном графене

МОСКВА, 6 сентября. /ТАСС/. Группа ученых из России и Австрии продемонстрировала, что взаимодействие между плазмонными колебаниями в наноструктурированном графене приводит к сильному сдвигу спектра поглощения света в дальнем инфракрасном диапазоне. Это значит, что графен можно использовать в оптоэлектронике и биосенсорике, сообщила пресс-служба Сколтеха. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Photonics. "Спектры поглощения графена за счет взаимодействия плазмонов покрывают дальний ИК диапазон [энергии фотонов 10 меВ - 200 меВ], который в свою очередь совпадает с колебательными спектрами большинства биологических молекул. Это открывает возможности для проектирования и изготовления биосенсоров, основанных на графене", - приводятся в сообщении слова ведущего исполнителя исследования, сотрудника Сколтеха Вячеслав Семененко. Плазмоны - это коллективные возбуждения электронов в твердых телах. Возможность изменять их свойства электрическим полем в низкоразмерных материалах таких как графен, делает их перспективными для использования в различных оптоэлектронных устройствах: сенсорах, детекторах, источниках излучения и многих других. Ученые исследовали оптические спектры в системе, состоящей из большого количества узких полосок графена, изготовленных в компании Graphenea (Испания). В ходе эксперимента ученые обнаружили, что электрическое взаимодействие плазмонов в графене приводит к сильному красному сдвигу спектра поглощения по сравнению со спектром плазмона в изолированной наноленте. Также было показано, что спектры поглощения нанолент заметно уширены в результате обратного переизлучения поглощенной энергии. Учет данной поправки позволяет очень точно определять параметры графена, из которого сделаны наноленты, такие как уровень Ферми и времена рассеяния носителей зарядов. По мнению ученых, метод анализа спектров поглощения, который они использовали, можно использовать для исследования тонких эффектов, влияющих на проводимость графена и других двумерных материалов, например, электрон-электронного взаимодействия, электронной или дырочной локализации, вызванной наличием дефектов и других.