中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
3月19日，中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室研究員范文慧課題組，在太赫茲超材料功能器件方面的最新研究成果，以Multiple plasmonic resonance excitations on graphene metamaterials for ultrasensitive terahertz sensing為題，在線(xiàn)發(fā)表在Carbon上，論文第一作者為博士研究生陳徐。
論文提出并研究了一種利用石墨烯構建的三維太赫茲超材料結構，通過(guò)與太赫茲波的相互作用，可以實(shí)現多個(gè)等離子體共振模式激發(fā)；論文首次提出將這種具有多個(gè)等離子體共振模式的三維超材料結構應用于太赫茲傳感，具有很高的傳感靈敏度，可實(shí)現多頻段太赫茲波超靈敏主動(dòng)傳感和多頻帶完美吸收功能，為太赫茲傳感研究提供了一種創(chuàng )新方法。
太赫茲波主要指頻率在0.1THz~10THz的電磁波，位于紅外波與微波之間，處于宏觀(guān)電子學(xué)與微觀(guān)光子學(xué)的過(guò)渡區域，具有很多獨特特性，例如光子能量低、穿透性強、頻譜覆蓋有機分子和生物大分子的分子振動(dòng)和轉動(dòng)能級等，有助于開(kāi)發(fā)全新的光譜分析和無(wú)損檢測技術(shù)，實(shí)現在材料特性檢測、微電子測試、醫學(xué)診斷、環(huán)境監控、化工和生物識別、軍事國防等方面的應用。
然而，自然界的常規材料很難在太赫茲頻段產(chǎn)生有效的電磁響應，在研制太赫茲功能器件、實(shí)現太赫茲波有效操控等方面遭遇諸多困難，限制了太赫茲技術(shù)和應用的發(fā)展，需要新的創(chuàng )新思路應對太赫茲頻段天然材料匱乏的問(wèn)題。
通過(guò)人為設計單元尺寸在亞波長(cháng)量級的微結構陣列，人工電磁超材料可以實(shí)現天然材料不具備的奇特物理性質(zhì)（例如負折射率、超透鏡、完美吸收等），它的出現彌補了太赫茲頻段電磁材料的匱乏，可以有效控制太赫茲波的振幅、相位、偏振以及傳輸特性，為實(shí)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(shù)的發(fā)展瓶頸。作為單層碳原子排列的二維平面材料，石墨烯在光、電、力、熱等方面具有十分優(yōu)異的性能，其在太赫茲頻段的電導率可以通過(guò)外加偏置電壓動(dòng)態(tài)調節，因而在主動(dòng)式太赫茲功能器件的研究開(kāi)發(fā)方面前景廣闊。
