美国莱斯大学研究二维材料以获得最大光学响应前沿

来自美国莱斯大学的研究人员使用定性分析建模和第一性原理计算以确定55种不同2D材料中最大光学响应的理论极限。该研究提出了几种可用于光电应用的超薄反射器和吸收器的二维材料。

研究人员模拟了包括透射率（T）、吸收率（A）和反射率（R）在内的特性——统称为TAR——并进行了计算调查，以寻找从中红外（MIR）到紫外（UV）各种频率范围内具有最佳吸收率和反射率特性的材料。

2D材料一直用于改进光电子器件中的光调制和处理。通过研究发现2D材料具有富有表现力的光学特征，对于特定颜色（波长）的光具有很强的吸收或反射能力。研究人员对2D叠层和单层进行了建模，并验证了石墨烯和硼氧化物叠层对中红外光的高度反射特性。他们还发现，由100多个单原子硼层制成的材料——厚度仅约为40纳米——可以反射超过99％的从红外线到紫外线的光，超过掺杂的石墨烯和块状银。

了解材料对特定波长的光（从红外到可见光到紫外线）的敏感程度，可以帮助研究人员操纵二维材料来设计传感器或光驱电路等设备，以实现尺寸越来越小。在纳米尺度上，光可以以不寻常的方式与材料相互作用，促使电子—光子相互作用或触发等离子体，其以一个频率吸收光并在另一个频率发射光。

研究人员将光电探测器、调制设备和偏振滤光片视为具有方向相关光学特性的2D材料的可能应用。例如，多层2D涂层可用于提供对来自激光的辐射或光的保护。研究人员Sharmila Shirodkar说，在激光的情况下，可能需要异质结构薄膜。

（毛海燕摘自微信公众号大国重器）

责编 李 畅

校对 李 畅

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