石墨烯是近年來(lái)受到廣泛關(guān)注的二維材料，具有特的物理化學(xué)性質(zhì)，在信號(hào)傳感、物質(zhì)檢測(cè)、和能源電池領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。2016年9月，南開(kāi)大學(xué)許京軍、蔡衛(wèi)老師研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊 2D Materials上公開(kāi)發(fā)表題為“Tailorable re?ection of surface plasmons in defect engineered graphene”的全文文章，通過(guò)探討缺陷改變石墨烯光、電、熱性質(zhì)的可能性，提出了對(duì)石墨烯納米尺度下的等離子激元性質(zhì)進(jìn)行操控的思路，為未來(lái)納米光電設(shè)備的實(shí)現(xiàn)開(kāi)辟新篇。
(a) NeaSNOM測(cè)量原理示意圖 (b)NeaSNOM的AFM成像顯示了石墨烯缺陷處的形貌結(jié)構(gòu) (c)NeaSNOM的納米顯微光學(xué)成像展示了該區(qū)域的表面等離子波傳播圖樣
許京軍、蔡衛(wèi)老師研究團(tuán)隊(duì)先設(shè)計(jì)了離子束對(duì)石墨烯缺陷邊界的操控可行性，并通過(guò)AFM等常規(guī)測(cè)量手段對(duì)這一設(shè)想進(jìn)行了重復(fù)驗(yàn)證，檢驗(yàn)其可行性。該研究團(tuán)隊(duì)對(duì)石墨烯表面等離子波在缺陷邊界的傳播進(jìn)行了深入研究，通過(guò)NeaSNOM提供的可靠等離子激元成像手段，他們近場(chǎng)等離子激元成像圖中觀測(cè)到了靠近邊界的明顯干涉條紋。通過(guò)典型的石墨烯楔形結(jié)構(gòu)，邊界處的等離子激元的有效散射波通過(guò)操控的缺陷得到了大的增強(qiáng)。在缺陷邊界處的等離子激元反射次得到清晰觀測(cè)，證實(shí)了這些缺陷在表面等離子波傳播中散射中心的作用。
不同程度缺陷石墨烯中等離子激元傳播和反射的研究
在入射激光波長(zhǎng)為10.653um下，不同程度缺陷石墨烯中等離子激元傳播和反射的研究。其中，等離子激元干涉峰值被定義為M，在邊界處衰減比例為0.28，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論數(shù)值得到了很好的擬合。
該研究團(tuán)隊(duì)證明了通過(guò)引入離子束在石墨烯缺陷邊界處改變等離子激元的反射的結(jié)論，他們認(rèn)為缺陷可以作為有效的等離子激元傳播散射中心，通過(guò)缺陷程度的控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子激元的操控，這一研究結(jié)果有效開(kāi)創(chuàng)了控制表面等離子波的新篇章。
參考文獻(xiàn)：Luo W, Cai W, Wu W, et al. Tailorable reflection of surface plasmons in defect engineered graphene[J]. 2D Materials, 2016, 3(4): 045001.
本文涉及的研究過(guò)程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果均以原著作為準(zhǔn)。
關(guān)于Quantum Design
Quantum Design是的科研設(shè)備制造商和儀器分銷商，于1982年創(chuàng)建于美國(guó)加州圣迭戈。公司生產(chǎn)的 SQUID 磁學(xué)測(cè)量系統(tǒng) (MPMS) 和材料綜合物理性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng) (PPMS) 已經(jīng)成為公認(rèn)的測(cè)量平臺(tái)，廣泛的分布于上幾乎所有材料、物理、化學(xué)、納米等研究領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室。2007年，Quantum Design并購(gòu)了歐洲大的儀器分銷商LOT公司，現(xiàn)已成為著名的科學(xué)儀器領(lǐng)域的跨國(guó)公司。目前公司擁有分布于英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、巴西、印度，日本和中國(guó)等地區(qū)的數(shù)十個(gè)分公司和辦事處，業(yè)務(wù)遍及全球一百多個(gè)和地區(qū)。中國(guó)地區(qū)是Quantum Design公司活躍的市場(chǎng)，公司在北京、上海和廣州設(shè)有分公司或辦事處。幾十年來(lái)，公司與中國(guó)的科研和教育領(lǐng)域的合作卓有成效，為中國(guó)科研的進(jìn)步提供了先進(jìn)的設(shè)備以及高質(zhì)量的服務(wù)。
