生物帮在一项新的研究中，由维也纳大学领导的国际研究小组表明，围绕单层石墨烯构建的结构具有很强的光学非线性，可以转换光。该团队通过使用纳米尺寸的金丝带将等离子激元形式的光压缩到原子薄的石墨烯中来实现这一目标。研究结果发表在《自然纳米技术》上，有望用于超小型可调谐非线性器件的新系列。
在过去的几年中，已经做出了一致的努力来开发等离激元器件，以操纵和传输通过纳米尺寸器件的光。同时，已经表明通过使用等离子体激元可以大大增强非线性相互作用，这种等离子体激元可以在光与材料中的电子相互作用时发生。在等离激元中，光与导电材料表面上的电子结合，从而使等离激元比最初产生它们的光小得多。这会导致极强的非线性相互作用。然而，等离激元通常在金属表面上产生，这导致它们很快腐烂，从而限制了两个等离激元传播长度和非线性相互作用。在这项新工作中，研究人员表明，石墨烯中的等离激元寿命长，并且这种材料具有很强的非线性特性，可以克服这些挑战。
在他们的实验中，维也纳大学(奥地利)的菲利普·沃尔瑟(Philip Walther)领导的研究小组与巴塞罗那光子科学研究所(西班牙)，南丹麦大学，蒙彼利埃大学和麻省研究所的研究人员合作(美国)技术公司使用了称为异质结构的二维材料堆栈来构建非线性等离子体设备。他们获得了单层石墨烯原子层，并在其上沉积了一系列金属纳米带。金属带将石墨烯层中的入射光放大，将其转换为石墨烯等离子体激元。然后，这些等离激元被捕获在金纳米带下，并通过称为谐波产生的过程产生不同颜色的光。科学家研究了产生的光，并表明，石墨烯等离子体激元之间的非线性相互作用对于描述谐波的产生至关重要。该论文的主要作者伊拉蒂·阿隆索·卡拉费尔(Irati Alonso Calafell)说：“我们已经证明，相对简单的金纳米带可以同时增强石墨烯的非线性，激发石墨烯等离子体激元并产生等离子体腔。”
尽管石墨烯等离激元学领域仍处于起步阶段，但研究人员相信这些结果可用于探测石墨烯异质结构中的新物理学，并导致各种应用。该项目的科学家之一Lee Rozema说：“我们在维也纳的团队以前曾提出，石墨烯等离子体激元介导的非线性相互作用可用于量子计算，现在我们提供了实验证明，这些等离子体激元确实可以进行非线性相互作用。 ” 该团队计划通过尝试新的金属几何形状并开发不同类型的非线性相互作用，继续推动更高效的石墨烯异质结构。
