美國研究人員在石墨烯上製作出一奈米級光學天線(optical antenna)結構，由於能在相當寬廣的波長範圍中進行調制，可望應用於可更改組態的超穎表面(reconfigurable metasurfaces)、調適光學(adaptive optics)以及光電子學。 一般天線是用來傳輸無線電波及電視訊號，但如果把天線縮小至奈米尺寸，便能在光學波段操作。奈米天線具有「電漿子模態」(plasmonic mode)，可與周圍分子的光學躍遷產生共振，大幅增強光子與天線近場區域內次波長物質的交互作用。然而，奈米天線由於尺寸微小，並不像一般天線那樣易於調制。此時，具有蜂巢狀晶格結構的石墨烯便能大顯身手。由於外加電壓能改變石墨烯中的載子(電子與電洞)濃度，因此可藉由施加閘極電壓來調整石墨烯的導電率及光學常數。 哈佛大學(Harvard University)的Federico Capasso研究團隊把石墨烯放置於偶極天線的奈米空隙中，作為可利用電性加以調制的奈米電路元件，用來控制天線的共振行為。團隊成員Yu Yao表示，此新型複合式電漿子裝置結合石墨烯與金屬奈米結構，具有相當寬的工作波長範圍，最長可達中紅外光波段(1100 nm)。此外，該元件的調制時間僅需數奈秒。 哈佛團隊把元件製作於矽晶圓上，並以氧化矽作為絕緣層。研究人員化學氣相沉積法(CVD)成長大面積石墨烯片，然後轉移至氧化矽薄膜上，再藉由移除特定區域的石墨烯，直接在碳平面上形成奈米天線圖案。他們目前試圖使用如此可調天線以製作新穎元件如可高速重配置之光學透鏡、奈米發射器和調制器，以便應用於下一代顯示器、成像及光學通訊系統中。詳見Nano Letters | DOI:10.1021/nl403751p。 |