万亿分之一秒内的开/关光控磁场

杜伊斯堡-埃森大学的物理学家及其合作伙伴发现，微小的石墨烯片在红外辐射下可以变成电磁体。该研究发表在《自然通讯》杂志上。

样品本身是人眼看不见的：2x2毫米的表面上有微小的圆盘，每个圆盘的直径为1.2微米，仅为普通人类头发宽度的百分之一。它们由两层石墨烯组成——两片碳原子像煎饼一样叠在一起。它们的电子在材料中自由移动，并且会受到电磁场的影响。

杜伊斯堡-埃森大学(UDE)实验物理学教授MartinMittendorff博士的工作组多年来一直在1242合作研究中心研究电子系统中的波，即所谓的等离子体激元。在这种情况下，该团队使用红外范围内的圆偏振太赫兹(THz)辐射来激发电子。“你可以把石墨烯片想象成装满水的桶——电子，”米滕多夫解释道。“如果你用棍子搅动桶的内部，就会开始形成环形水流。”

类似地，由螺旋形太赫兹辐射激发的载流子在圆盘中做圆周运动，因此就像微小的电磁体一样。实验中产生了0.5特斯拉范围内的磁场;这大约相当于地球磁场的一万倍。等离子体激元的频率可以通过石墨烯盘的直径来调节。就其效果而言，这些微小圆盘可与强永磁体相媲美，但它们可以在皮秒内打开或关闭，换句话说，在万亿分之一秒内。

尽管这些实验是基础研究，但也有实际的潜在应用：通过使用石墨烯盘，物理学家开发出了光学切换磁场，可用于影响附近的其他材料。例如，在照亮屏幕的量子点中，可以调整光的颜色。至于磁热材料，它们的温度根据施加的磁场而改变。

该出版物是Mittendorff工作组与国内和国际合作伙伴合作的结果：石墨烯圆盘在马里兰大学(美国)制造，测量在亥姆霍兹中心德累斯顿-罗森多夫进行。