最新研究发现称等离子体在二维材料上有新“举动”

科技日报北京3月22日电 （记者刘园园）一个国际科研团队发现了等离子体在石墨烯等二维材料上移动的新行为。研究人员称，这有助于研发操控电磁系统以及测量操控结果的新方法。

据麻省理工学院官网报道，该团队发现，这些等离子体在宽约50纳米的二维材料“丝带”边缘上移动时，会兵分两路，向相反的方向行进。它们就像高速公路上的双行道一样，不需要强磁场或其他独特的条件。这项研究发表在《物理评论B》期刊上。

其他团队之前曾经观察过这种等离子流的分离行为，但是他们的实验需要强磁场。而最新研究则只需要圆偏振光的光学效应。

这项研究主要基于二维材料的独特性质——能带隙，这一特点对晶体管或太阳能电池而言是必不可少的。虽然近年来这一领域的研究比较火热，但是表面等离子体的行为特征并未得到深入探索。

在最新研究中，研究人员发现，圆偏振光会使石墨烯“丝带”边缘上的电子在电子能带结构中汇聚成两条线，且其表面的等离子体会向相反方向移动，这样就形成一种人工磁场。这种磁场可以通过第二束偏振光束得到测量。因为偏振光束的传播可以被探测到，因此它的偏振程度的变化为测量二维材料表面的等离子体提供了直接工具。

“这非常令人兴奋。”研究成员之一、麻省理工学院机械工程学副教授尼可拉斯•X.方解释说，这意味着一种操控此类电磁系统以及测量这种操控结果的新方法。

方认为，新发现有可能带来新的光电设备。比如，有的光子实验系统需要一种叫做光频隔离器的装置，其作用是精确地阻止光线反射回光源，以免对实验造成干扰。但是这种隔离器由于需要非常强的磁场，所以十分笨重，进而限制了其应用。方认为，有了这一新的思路，这种笨重的光频隔离器可能会被单层的二维材料所替代。