自英國物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫于2004年成功地從石墨中分離出石墨烯以來,，這種神奇的材料便引起了世界上眾多科學(xué)家的興趣,，倍加關(guān)注它那些只有一個(gè)原子厚、蜂窩型材料相結(jié)合的機(jī)械韌性,、優(yōu)越的電氣和熱導(dǎo)率等特點(diǎn),。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，美國愛荷華州立大學(xué)的一個(gè)科學(xué)家小組又發(fā)現(xiàn)了石墨烯兩個(gè)新的屬性：電子粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和寬頻帶光學(xué)增益,，可以應(yīng)用于高速電信設(shè)備和激光技術(shù)上,。由于石墨烯的本領(lǐng)如此“神通廣大”，一個(gè)國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)正打算人工制造石墨烯,，令其表現(xiàn)得更理想,、更完美,。
激發(fā)電子寬帶粒子數(shù)反轉(zhuǎn)
美國愛荷華州立大學(xué)物理與天文學(xué)系助理教授,、美國能源部埃姆斯實(shí)驗(yàn)室部副研究員王濟(jì)鋼（音譯）帶領(lǐng)研究小組,，在石墨烯中閃過極短的激光脈沖，立即發(fā)現(xiàn)了一種新的光激發(fā)電子寬頻帶粒子數(shù)反轉(zhuǎn)特點(diǎn)的石墨烯狀態(tài),。在正常情況下,，大部分電子占據(jù)低能量狀態(tài),，只是少數(shù)會(huì)填充高能量狀態(tài),。而在粒子數(shù)倒轉(zhuǎn)狀態(tài)下情況正好相反：更多的電子填充高能量狀態(tài)而非低能量。在自然界中,，這種粒子數(shù)倒置非常罕見,，可以具有極不尋常的性質(zhì)。由此,，在石墨烯中,，新的狀態(tài)產(chǎn)生了可見的紅外光增益。
簡單地說,，光增益意味著更多的可見光“出來”勝過“進(jìn)去”,，這只能發(fā)生在當(dāng)用增益介質(zhì)作為外部的泵，然后用受激發(fā)射的光刺激時(shí),。研究人員的發(fā)現(xiàn)可為在電信業(yè)提供高效率放大器和極快速的光電子器件打開大門,。
王濟(jì)鋼說：“這是非常令人興奮的。石墨烯作為光放大增益介質(zhì)成為可能,。其可用于寬帶光放大器或電信的高速調(diào)制器,，甚至還給基于石墨烯的激光器的發(fā)展帶來影響�,！�
該研究成果近日公布于《物理評論快報(bào)》雜志上,。
創(chuàng)造非線性狀態(tài)躍動(dòng)
王濟(jì)鋼認(rèn)為，其他科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研究了石墨烯的光學(xué)性質(zhì),，但主要是線性狀態(tài),。而他的研究小組可以作為一個(gè)橋梁來幫助增進(jìn)對石墨烯新性質(zhì)的認(rèn)識，以彌補(bǔ)目前研究在理解上的空缺,，通過解釋石墨烯非線性光學(xué)性質(zhì)了解非平衡的電子狀態(tài),。
研究小組的結(jié)論可能會(huì)使石墨烯形成一個(gè)新的“特別非常規(guī)的狀態(tài)”，導(dǎo)致粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和光學(xué)增益,。他解釋道：“線性光學(xué)性質(zhì)只能傳輸光,，一個(gè)光信號進(jìn)入材料和從材料中出來,。但非直線的屬性可以改變和調(diào)節(jié)信號，而不僅僅是發(fā)送,，從而為新型設(shè)備的應(yīng)用提供功能,。”他說：“在此方面,，這是首次取得新的突破,，觀察到石墨烯處于極其致密電子組成的狀態(tài)，即一個(gè)高度非線性的狀態(tài),。石墨烯因此具有獨(dú)特的性能,。”
該研究小組采用埃姆斯實(shí)驗(yàn)室生成的高品質(zhì)石墨單層,，利用只有35飛秒短脈沖光的超快激光“激發(fā)”材料的電子,。研究發(fā)現(xiàn)，通過測量光誘導(dǎo)電子狀態(tài),，當(dāng)脈沖能量泵高于閾值增加時(shí),，石墨烯層的光導(dǎo)電性或吸收性從正極到負(fù)極變化，導(dǎo)致光學(xué)增益,。結(jié)果表明,，在粒子反轉(zhuǎn)狀態(tài)，石墨烯被光激發(fā)后放射的光比其吸收的光線要多得多,，吸收為負(fù),。研究人員解釋道，這意味著,，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)確實(shí)是建立在激發(fā)石墨烯和更多從反轉(zhuǎn)媒介中出去的光線超過進(jìn)入光線的基礎(chǔ)之上的,，由此達(dá)到光增益。其發(fā)出的光增益層只有一個(gè)原子厚,，而這種效果若是采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光放大器則需要數(shù)百倍的厚度,。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，美國愛荷華州立大學(xué)的一個(gè)科學(xué)家小組又發(fā)現(xiàn)了石墨烯兩個(gè)新的屬性：電子粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和寬頻帶光學(xué)增益,，可以應(yīng)用于高速電信設(shè)備和激光技術(shù)上,。由于石墨烯的本領(lǐng)如此“神通廣大”，一個(gè)國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)正打算人工制造石墨烯,，令其表現(xiàn)得更理想,、更完美,。
激發(fā)電子寬帶粒子數(shù)反轉(zhuǎn)
美國愛荷華州立大學(xué)物理與天文學(xué)系助理教授,、美國能源部埃姆斯實(shí)驗(yàn)室部副研究員王濟(jì)鋼（音譯）帶領(lǐng)研究小組,，在石墨烯中閃過極短的激光脈沖，立即發(fā)現(xiàn)了一種新的光激發(fā)電子寬頻帶粒子數(shù)反轉(zhuǎn)特點(diǎn)的石墨烯狀態(tài),。在正常情況下,，大部分電子占據(jù)低能量狀態(tài),，只是少數(shù)會(huì)填充高能量狀態(tài),。而在粒子數(shù)倒轉(zhuǎn)狀態(tài)下情況正好相反：更多的電子填充高能量狀態(tài)而非低能量。在自然界中,，這種粒子數(shù)倒置非常罕見,，可以具有極不尋常的性質(zhì)。由此,，在石墨烯中,，新的狀態(tài)產(chǎn)生了可見的紅外光增益。
簡單地說,，光增益意味著更多的可見光“出來”勝過“進(jìn)去”,，這只能發(fā)生在當(dāng)用增益介質(zhì)作為外部的泵，然后用受激發(fā)射的光刺激時(shí),。研究人員的發(fā)現(xiàn)可為在電信業(yè)提供高效率放大器和極快速的光電子器件打開大門,。
王濟(jì)鋼說：“這是非常令人興奮的。石墨烯作為光放大增益介質(zhì)成為可能,。其可用于寬帶光放大器或電信的高速調(diào)制器,，甚至還給基于石墨烯的激光器的發(fā)展帶來影響�,！�
該研究成果近日公布于《物理評論快報(bào)》雜志上,。
創(chuàng)造非線性狀態(tài)躍動(dòng)
王濟(jì)鋼認(rèn)為，其他科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研究了石墨烯的光學(xué)性質(zhì),，但主要是線性狀態(tài),。而他的研究小組可以作為一個(gè)橋梁來幫助增進(jìn)對石墨烯新性質(zhì)的認(rèn)識，以彌補(bǔ)目前研究在理解上的空缺,，通過解釋石墨烯非線性光學(xué)性質(zhì)了解非平衡的電子狀態(tài),。
研究小組的結(jié)論可能會(huì)使石墨烯形成一個(gè)新的“特別非常規(guī)的狀態(tài)”，導(dǎo)致粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和光學(xué)增益,。他解釋道：“線性光學(xué)性質(zhì)只能傳輸光,，一個(gè)光信號進(jìn)入材料和從材料中出來,。但非直線的屬性可以改變和調(diào)節(jié)信號，而不僅僅是發(fā)送,，從而為新型設(shè)備的應(yīng)用提供功能,。”他說：“在此方面,，這是首次取得新的突破,，觀察到石墨烯處于極其致密電子組成的狀態(tài)，即一個(gè)高度非線性的狀態(tài),。石墨烯因此具有獨(dú)特的性能,。”
該研究小組采用埃姆斯實(shí)驗(yàn)室生成的高品質(zhì)石墨單層,，利用只有35飛秒短脈沖光的超快激光“激發(fā)”材料的電子,。研究發(fā)現(xiàn)，通過測量光誘導(dǎo)電子狀態(tài),，當(dāng)脈沖能量泵高于閾值增加時(shí),，石墨烯層的光導(dǎo)電性或吸收性從正極到負(fù)極變化，導(dǎo)致光學(xué)增益,。結(jié)果表明,，在粒子反轉(zhuǎn)狀態(tài)，石墨烯被光激發(fā)后放射的光比其吸收的光線要多得多,，吸收為負(fù),。研究人員解釋道，這意味著,，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)確實(shí)是建立在激發(fā)石墨烯和更多從反轉(zhuǎn)媒介中出去的光線超過進(jìn)入光線的基礎(chǔ)之上的,，由此達(dá)到光增益。其發(fā)出的光增益層只有一個(gè)原子厚,，而這種效果若是采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光放大器則需要數(shù)百倍的厚度,。
