Forschung -

Graphenschalter für elektromagnetische Strahlung

Mit einem neuartigen hybriden Metamaterial aus Graphen lassen sich elektromagnetische Wellen über ein breites Frequenzspektrum hinweg kontrollieren und steuern. Es kann als Schalter für elektromagnetische Strahlung fungieren.

Physiker der Universität Augsburg, der Universität Exeter und der ETH Zürich kombinierten Nanobänder aus Graphen mit einem sogenannten Spaltring-Resonator, einer speziell geformten metallischen Antenne. Die gesamte Struktur liegt auf einem Siliziumdioxidsubstrat, das auf der Rückseite metallisch beschichtet ist. Graphenelektronen sind in der Lage, über die Nanobänder hinweg Plasmaschwingungen zu erzeugen. Auch die Elektronen des Spaltring-Resonators schwingen mit ihrer eigenen Frequenz.

Die Intensität der Wechselwirkung dieser beiden Schwingungen lässt sich über die Spannung zwischen den Graphen-Nanobändern und dem Metallkontakt auf der Substratsrückseite steuern. Damit kann das System als Schalter fungieren, mit dem sich eine elektromagnetische Welle sehr schnell ein- und ausschalten lässt.

Die Funktionsweise dieses Schalters wurde bei Frequenzen von einigen Terahertz demonstriert. Ein wichtiges Merkmal der neuen Struktur ist, dass sie die elektromagnetische Strahlung in einem Bereich bündeln kann, der viel kleiner ist als die Wellenlängen.

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