正在研究的新版本的“spaser”技术可能意味着手机变得如此小、高效、灵活,甚至可以打印在衣服上。
一组来自莫纳什大学的电气和计算机系统工程系(ECSE)已经建立了世界上第一个完全由碳构成的spaser(受激辐射的表面等离子体放大)模型。
spaser实际上是一种纳米级激光器或纳米激光。它通过自由电子的振动发出一束光,而不是像传统激光器那样消耗空间的电磁波发射过程。
博士生、首席研究员Chanaka Rupasinghe说,使用碳的模拟spaser设计将提供许多优势。
Chanaka说:“到目前为止设计的其他spaser是由金或银纳米颗粒和半导体量子点组成的,而我们的设备将由一个石墨烯谐振器和一个碳纳米管增益元件组成。”
“碳的使用意味着我们的spaser将更加坚固和灵活,可以在高温下工作,而且是环保的。
“由于这些特性,未来极薄的手机有可能印在衣服上。”
基于spaser的设备可以替代当前基于晶体管的设备,如微处理器、内存和显示器,以克服当前的小型化和带宽限制。
研究人员选择使用石墨烯和碳纳米管来开发spaser。它们的强度是钢的一百多倍,导热和导电性能也比铜好得多。它们还能承受高温。
他们的研究首次表明,石墨烯和碳纳米管可以相互作用,并通过光将能量传递给对方。这些光相互作用非常快速和节能,因此适用于计算机芯片等应用。
由于石墨烯和碳纳米管优异的机械、电气和光学性能,它们可以用于需要坚固、轻质、导电和热稳定材料的应用领域。它们已经被测试为纳米级天线、电导体和波导。”
Chanaka说spaser产生的高强度电场集中在纳米尺度的空间中。在癌症治疗等应用中,这些光比激光照射金属纳米颗粒产生的光强得多。
“科学家们已经找到了引导纳米颗粒接近癌细胞的方法。我们可以按照这些技术移动石墨烯和碳纳米管,并利用通过脉冲现象产生的高浓缩场来摧毁单个癌细胞,而不伤害体内的健康细胞。
这篇论文已发表在ACS Nano.
欲了解更多信息,请访问http://monash.edu.
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