La direction dans laquelle une onde lumineuse oscille change lorsque l'onde est réfléchie par une feuille de graphène. Ce changement de direction d'oscillation, également connu sous le nom de polarisation, a permis aux chercheurs d'identifier les propriétés électroniques de plusieurs feuilles de graphène empilées les unes sur les autres, même lorsqu'elles se recouvraient. Crédit :Chul Soo Kim, Laboratoire de recherche naval des États-Unis
(Phys.org) — Ce n'est pas une vision aux rayons X, mais vous pourriez l'appeler vision infrarouge.
Une équipe de recherche dirigée par l'Université de Buffalo a développé une technique pour « voir à travers » une pile de feuilles de graphène afin d'identifier et de décrire les propriétés électroniques de chaque feuille individuelle, même lorsque les feuilles se recouvrent mutuellement.
Le procédé consiste à projeter un faisceau de lumière infrarouge sur la pile, et mesurer comment la direction d'oscillation de l'onde lumineuse change lorsqu'elle rebondit sur les couches à l'intérieur.
Pour expliquer davantage :lorsqu'un champ magnétique est appliqué et augmenté, différents types de graphène modifient la direction d'oscillation, ou polarisation, en différentes manières. Une couche de graphène soigneusement empilée les unes sur les autres aura un effet différent sur la polarisation qu'une couche de graphène empilée de manière désordonnée.
"En mesurant la polarisation de la lumière réfléchie par le graphène dans un champ magnétique et en utilisant de nouvelles techniques d'analyse, nous avons développé un outil d'empreintes digitales ultrasensible capable d'identifier et de caractériser différentes multicouches de graphène, " dit John Cerne, Doctorat, professeur agrégé de physique à l'UB, qui a mené le projet.
La technique permet aux chercheurs d'examiner des dizaines de couches individuelles au sein d'une pile.
Graphène, un nanomatériau constitué d'une seule couche d'atomes de carbone, a suscité un grand intérêt en raison de ses propriétés fondamentales remarquables et de ses applications technologiques. Il est léger mais aussi l'un des matériaux les plus résistants au monde. Ses caractéristiques sont si incroyables qu'il a remporté un prix Nobel de physique en 2010 pour deux scientifiques qui ont été les pionniers de son étude.
Les nouvelles recherches du Cerne portent sur les propriétés électroniques du graphène, qui changent au fur et à mesure que les feuilles du matériau sont empilées les unes sur les autres. Les résultats sont apparus le 5 novembre dans Rapports scientifiques , un en ligne, revue en libre accès produite par les éditeurs de Nature.
Les collaborateurs de Cerne comprenaient des collègues de l'UB et du U.S. Naval Research Laboratory.
Donc, pourquoi toutes les couches de graphène n'affectent-elles pas la polarisation de la lumière de la même manière ?
Cerne dit que la réponse réside dans le fait que différentes couches absorbent et émettent de la lumière de différentes manières.
L'étude a montré que les modèles d'absorption et d'émission changent lorsqu'un champ magnétique est appliqué, ce qui signifie que les scientifiques peuvent activer et désactiver la polarisation de la lumière soit en appliquant un champ magnétique aux couches de graphène, soit, plus vite, en appliquant une tension qui envoie des électrons circulant à travers le graphène.
"L'application d'une tension permettrait une modulation rapide, qui ouvre la possibilité de nouveaux dispositifs optiques utilisant le graphène pour les communications, imagerie et traitement du signal, " a déclaré le premier auteur Chase T. Ellis, un ancien assistant de recherche diplômé à l'UB et actuellement boursier postdoctoral au Naval Research Laboratory.
