石墨烯是近年來受到廣泛關(guān)注的二維材料，具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在信號(hào)傳感、物質(zhì)檢測(cè)、和能源電池領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。2016年9月，南開大學(xué)許京軍、蔡衛(wèi)老師研究團(tuán)隊(duì)在國際期刊 2D Materials上公開發(fā)表題為“Tailorable re?ection of surface plasmons in defect engineered graphene”的全文文章，通過探討缺陷改變石墨烯光、電、熱性質(zhì)的可能性，提出了對(duì)石墨烯納米尺度下的等離子激元性質(zhì)進(jìn)行操控的思路，為未來納米級(jí)光電設(shè)備的實(shí)現(xiàn)開辟新篇。

(a) NeaSNOM測(cè)量原理示意圖 (b)NeaSNOM的AFM成像顯示了石墨烯缺陷處的形貌結(jié)構(gòu) (c)NeaSNOM的納米級(jí)顯微光學(xué)成像展示了該區(qū)域的表面等離子波傳播圖樣

許京軍、蔡衛(wèi)老師研究團(tuán)隊(duì)首先設(shè)計(jì)了離子束對(duì)石墨烯缺陷邊界的操控可行性，并通過AFM等常規(guī)測(cè)量手段對(duì)這一設(shè)想進(jìn)行了重復(fù)驗(yàn)證，檢驗(yàn)其可行性。該研究團(tuán)隊(duì)對(duì)石墨烯表面等離子波在缺陷邊界的傳播進(jìn)行了深入研究，通過NeaSNOM提供的可靠等離子激元成像手段，他們近場(chǎng)等離子激元成像圖中觀測(cè)到了靠近邊界的明顯干涉條紋。通過典型的石墨烯楔形結(jié)構(gòu)，邊界處的等離子激元的有效散射波通過操控的缺陷得到了極大的增強(qiáng)。在缺陷邊界處的等離子激元反射首次得到清晰觀測(cè)，證實(shí)了這些缺陷在表面等離子波傳播中散射中心的作用。

不同程度缺陷石墨烯中等離子激元傳播和反射的研究

在入射激光波長為10.653um下，不同程度缺陷石墨烯中等離子激元傳播和反射的研究。其中，等離子激元第一干涉峰值被定義為M，在邊界處衰減比例為0.28，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論數(shù)值得到了很好的擬合。

該研究團(tuán)隊(duì)證明了通過引入離子束在石墨烯缺陷邊界處改變等離子激元的反射的結(jié)論，他們認(rèn)為缺陷可以作為有效的等離子激元傳播散射中心，通過缺陷程度的控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子激元的操控，這一研究結(jié)果有效開創(chuàng)了控制表面等離子波的新篇章。

參考文獻(xiàn)：Luo W, Cai W, Wu W, et al. Tailorable reflection of surface plasmons in defect engineered graphene[J]. 2D Materials, 2016, 3(4): 045001.

本文涉及的研究過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果均以原著作為準(zhǔn)。

相關(guān)產(chǎn)品：

超高分辨散射式近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡：納米傅里葉紅外光譜儀Nano-FTIR：