p Folhas de carbono com um átomo de espessura - conhecidas como grafeno - têm uma gama de propriedades eletrônicas que os cientistas estão investigando para uso potencial em novos dispositivos. As propriedades ópticas do grafeno também estão chamando atenção, que pode aumentar ainda mais como resultado da pesquisa do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais (IMRE). Bing Wang, do IMRE, e seus colegas de trabalho demonstraram que as interações de folhas únicas de grafeno em certas matrizes permitem o controle eficiente da luz em nanoescala. p A luz comprimida entre as folhas de grafeno pode se propagar com mais eficiência do que em uma única folha. Wang observa que isso pode ter aplicações importantes em nanofocagem óptica e em imagens de superlentes de objetos em nanoescala. Em instrumentos ópticos convencionais, a luz pode ser controlada apenas por estruturas que têm quase a mesma escala de seu comprimento de onda, que para a luz óptica é muito maior do que a espessura do grafeno. Ao utilizar plasmons de superfície, que são movimentos coletivos de elétrons na superfície de condutores elétricos, como o grafeno, os cientistas podem focar a luz com o tamanho de apenas alguns nanômetros.

p Wang e seus colegas calcularam a propagação teórica de plasmons de superfície em estruturas que consistem em folhas atômicas individuais de grafeno, separados por um material isolante. Para pequenas separações de cerca de 20 nanômetros, eles descobriram que os plasmons de superfície nas folhas de grafeno interagiam de tal forma que se tornavam 'acoplados' (veja a imagem). Este acoplamento teórico era muito forte, ao contrário do encontrado em outros materiais, e influenciou muito a propagação da luz entre as folhas de grafeno.

p Os pesquisadores descobriram, por exemplo, que as perdas ópticas foram reduzidas, para que a luz pudesse se propagar por distâncias maiores. Além disso, sob um determinado ângulo de entrada para a luz, o estudo previu que a refração do feixe de entrada iria na direção oposta ao que é normalmente observado. Essa refração negativa incomum pode levar a efeitos notáveis, como superlente, que permite imagens com resolução quase ilimitada.

p Como o grafeno é um semicondutor e não um metal, oferece muito mais possibilidades do que a maioria dos outros dispositivos plasmônicos, comenta Jing Hua Teng do IMRE, quem liderou a pesquisa. "Essas matrizes de folha de grafeno podem levar a dispositivos controláveis ​​dinamicamente, graças ao ajuste mais fácil das propriedades do grafeno por meio de estímulos externos, como voltagens elétricas. "O grafeno também permite um acoplamento eficiente dos plasmons a outros objetos próximos, como moléculas que são adsorvidas em sua superfície. Teng, portanto, diz que o próximo passo é explorar ainda mais a física interessante em estruturas de matriz de grafeno e olhar para suas aplicações imediatas.