Kvantumcsapdát készítettek a magyar kutatók

Az ELKH Energiatudományi Kutatóközpont (EK) Tapasztó Levente által vezetett Élvonal kutatócsoportjában először hoztak létre a látható fény frekvenciatartományába eső grafénplazmonokat egy speciális, nanométeres skálán gyűrt grafénszerkezet segítségével. A magyar kutatók vezetésével született eredményeket bemutató publikáció a Nature Nanotechnology című vezető nemzetközi folyóiratban jelent meg. A látható frekvenciájú grafénplazmonok egyik első alkalmazásaként a kutatók a korábbiaknál ezerszer érzékenyebb grafénalapú optikai érzékelőt hoztak létre, amelyre szabadalmi bejelentési kérelmet is benyújtottak – olvasható az Origó cikkében.

Létezik egy nagyon különleges formája a fény és az anyag kölcsönhatásának, amely során a fény összekapcsolódik az anyag elektronjaival, és egy új kvázirészecskévé alakul, amelyet plazmonnak neveznek.

A fény és az elektronrendszer sikeres összekapcsolódásához csak bizonyos anyagok esetében adottak a feltételek. Ezek az úgynevezett plazmonikusan aktív anyagok, amelyek felületén a fény rezgő elektromos tere egy összehangolt kollektív hullámzásra késztetheti az anyag elektrontengerét. A létrejövő plazmonok energiája – rezgési frekvenciája – megegyezik a gerjesztő fény frekvenciájával, azonban hullámhosszuk jelentősen lecsökken. Ez olyan, mintha a fényt kisebb térfogatba nyomnánk össze, ezáltal egy adott térfogatba nagyobb intenzitást sűrítve.

Az EK Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézetének Nanoszerkezetek Laboratóriumában Tapasztó Levente vezetésével dolgozó kutatók azt a kérdést vizsgálták, hogyan lehetséges látható plazmonokat létrehozni grafénban. 

A grafén pusztán egyetlen atomnyi vastagságú, szénatomokból felépülő kétdimenziós kristály, amelynek különlegességét sajátos elektronszerkezete adja. 

A grafén elektronjai egyedülálló módon úgy viselkednek, mintha nem lenne tömegük. Nagyon izgalmas kérdés tehát, hogy össze lehet-e kapcsolni a grafén különleges elektronjait a látható fénnyel, és ha igen, akkor milyen tulajdonságokkal rendelkező grafénplazmonok jönnek létre – olvasható az Origó cikkében.

Az már korábban ismert volt, hogy a távoli infravörös fény képes grafénplazmonokat gerjeszteni, de az alkalmazások szempontjából kulcsfontosságú látható fény esetében ez csak úgy valósítható meg, ha a fényt a grafén parányi, 10 nanométernél kisebb tartományaiban csapdába ejtik.

A teljes cikket ITT olvashatja tovább.

Borítókép: Illusztráció (Fotó: Pexels)