2022年3月4日，米兰——石墨烯是有史以来最薄的材料，厚度只有一个原子层，不到十亿分之一米，它能够通过其载流子的光激发有效地吸收可见光到红外线的光。光吸收后，它的光激发载流子在几皮秒内冷却到初始平衡态，相当于百万分之一秒。这种弛豫过程的惊人速度使石墨烯在许多技术应用方面特别有前途，包括光探测器、光源和调制器。
最近发表在ACS纳米杂志上的一项研究表明，通过施加外部电场，石墨烯载流子的弛豫时间可以显著改变。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)的国际合作下构想的。
该研究的第一作者、CNR-IFN的研究人员Eva Pogna说:“我们观察到的石墨烯中载载体弛豫时间的变化，表明了对晶体光学响应的前所未有的控制水平，并允许使用单一材料获得多种行为。”
这项工作为开发利用载流子弛豫时间控制来支持新功能的器件铺平了道路。例如，将石墨烯作为可饱和吸收体在激光腔中产生超短光脉冲，通过改变载流子的弛豫时间，我们可以控制输出脉冲的持续时间。
剑桥石墨烯研究中心主任安德烈·法拉利解释说:“我们用于研究石墨烯的特定设备被证明对观察其光学特性与外部电场的强可调谐性至关重要，通过利用离子液体门控，可以在很大范围内改变电荷载流子的数量，这是一种用于研究超导体的最先进技术。”
利用超快光谱技术对石墨烯器件进行了研究，可以监测载流子弛豫时间的变化。
ICN2纳米尺度系统超快动力学小组负责人Klaas-Jan Tielrooij补充说:“这项工作代表了长期致力于石墨烯超快载载体动力学研究的最新进展，旨在探索这种迷人材料的巨大潜力。”
米兰理工大学物理系教授Giulio Cerullo总结道:“这一发现对许多技术应用都有很大的意义，从用于脉冲激光源或防止光学元件损坏的光限制器的光子学，到用于超快探测器和调制器的电信。”
ACS Nano的研究链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c04937
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