科学家控制石墨烯的冷却速度 让光学特性控制达到空前水平

石墨烯是有史以来最薄的材料，其厚度只有一个原子层，比十亿分之一米还薄，它能够通过其电荷载流子的光激发，有效地吸收从可见光到红外线的光线。在吸收光之后，其光激发的电荷载流子在几皮秒内冷却到最初的平衡状态，相当于百万分之一秒的时间。这一松弛过程的显著速度使得石墨烯在许多技术应用中特别有前途，包括光探测器、光源和调制器。

最近发表在ACS Nano上的一项研究表明，石墨烯电荷载流子的弛豫时间可以通过施加外部电场而被大大改变。这项研究是在CNR-IFN、米兰理工大学、比萨大学、剑桥石墨烯中心（英国）和巴塞罗那ICN2（西班牙）之间的国际合作中构完成。

研究人员观察到的石墨烯中电荷载流子弛豫时间的变化，显示了对晶体光学响应前所未有的控制水平，并允许使用单一材料获得大量不同的行为。这项工作为开发利用控制电荷载体的弛豫时间来支持新功能的设备铺平了道路。例如，如果石墨烯被用作激光腔中的可饱和吸收体以产生超短光脉冲，通过改变电荷载体的弛豫时间，可以控制输出脉冲的时间。

用来研究石墨烯的特定装置被证明是观察其光学特性随外部电场变化强大可调性的关键，它允许通过利用离子液体门控在广泛的范围内改变电荷载体的数量，这是一种被引入研究超导体的最先进技术。

这项工作代表了致力于研究石墨烯中超快载流子动力学的长期研究合作的最新步骤，旨在探索这种迷人材料的巨大潜力。这一发现对许多技术应用具有重大意义，从用于脉冲激光源或防止光学元件损坏的光学限制器的光子学，到用于超快探测器和调制器的材料。