一種利用石墨烯構建的三維太赫茲超材料（liào）結構

一種利用石墨烯構（gòu）建的三維太（tài）赫茲超材料結構

3月19日（rì），中國科學院西安光學（xué）精密（mì）機械研究所瞬態光學與光子技（jì）術國家重點實驗室研究員（yuán）範文慧課題組，在太（tài）赫（hè）茲超材（cái）料功能器件方麵的（de）最新研究成果，以Multiple plasmonic resonance excitations on graphene metamaterials for ultrasensitive terahertz sensing為題，在線發（fā）表在Carbon上，論文第一（yī）作者為博士研究（jiū）生陳徐（xú）。


論文提出並研究了一種利用石墨（mò）烯構建的三（sān）維太赫茲超材料（liào）結構，通過與太赫茲波的相互作（zuò）用，可以實（shí）現多（duō）個（gè）等離子體（tǐ）共振模式激發；論文首（shǒu）次提出（chū）將這種具有（yǒu）多個等離子（zǐ）體共振模式的三維超材料結構應用（yòng）於太赫茲傳感（gǎn），具有很高的傳感靈敏度，可實現多（duō）頻段太赫茲波超靈敏主（zhǔ）動傳感和多頻帶完美吸收功能，為（wéi）太赫茲傳感研究提供了一種創新方法。

太（tài）赫茲波（bō）主要指頻率在0.1THz——10THz的電磁波（bō），位（wèi）於紅外波與微波之間，處於宏觀電子學與微觀光子學的過渡區域，具（jù）有很多獨特特性，例如光子能量低、穿透性強、頻譜覆蓋有機（jī）分子和生物大分子的分（fèn）子振動和轉（zhuǎn）動能（néng）級等，有助於開發全新的光譜分析和無損檢測技術，實現在材料特性（xìng）檢測（cè）、微電子測（cè）試、醫學診（zhěn）斷、環境監控、化工和生物（wù）識別、軍事（shì）國防等（děng）方麵的應用。


然而，自（zì）然界的常規材料很難在太赫茲頻段產生有效的電磁響應，在（zài）研製太（tài）赫（hè）茲功能器件、實現太赫茲波有效操控（kòng）等方麵（miàn）遭遇諸多（duō）困難，限製了太（tài）赫茲技術（shù）和應用的發展，需要新的創新思路應對太赫茲頻段天然材料（liào）匱乏的問題。


通過人為（wéi）設計單元尺寸在亞波長量級的微結構陣列，人工電磁超材料可以實（shí）現（xiàn）天然材料不具備的奇特物理性質（例（lì）如負折射率、超透鏡（jìng）、完美吸收等），它的出現彌補了太赫茲頻段電磁材料的匱乏，可以（yǐ）有效控製太赫茲波的振幅、相位、偏振以及傳（chuán）輸特性，為實現太赫茲頻段功能器件提供了有效途徑，有望從根本上突破太赫茲技術的（de）發展瓶頸。作為單層碳原子排列（liè）的二維（wéi）平麵材（cái）料，石墨烯在光、電、力、熱等方麵具有十分（fèn）優異的性能，其在太赫茲頻段的電導率可以（yǐ）通過外加偏置電壓動態調節，因而在主動（dòng）式太赫茲功能器件的研究開發方麵前景廣闊。

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