Пришло всего два года после того, как Андрей Гейм и Константин Новоселов, ученые-физики, получившие Нобелевскую премию за открытие графена, создали на его основе высокоэффективные фотодатчики, оптоэлектронные показатели которых минимум в 20 раз превосходили аналогичные показатели обычных кремниевых фотодатчиков. Этого им удалось достичь за счет объединения графена с плазмонными наноструктурами. А недавно исследователи из университета База (University of Bath), используя графен и схожие технологии, создали оптические переключатели и оптические ключи, которые работают минимум в 100 раз быстрее, нежели оптические ключи, изготовленные из традиционных полупроводниковых и оптических материалов.
В статье, опубликованной в онлайн-журнале Physical Review Letters, исследователи сообщили, что за счет использования графена быстродействие оптического ключа может находиться на уровне 100 фемтосекунд, что минимум в сто раз быстрее, чем насколько пикосекунд быстродействия, которыми обладают оптические ключи, используемые сейчас в коммуникационных технологиях.
«Используя структуру, состоящую из нескольких слоев графена, мы получили сверхвысокое быстродействие оптического ключа. У такого ключа на основе графена есть масса невероятно перспективных областей применения, главным образом в области создания скоростных оптоэлектронных компонентов» — рассказывает в пресс-релизе доктор Энрико Да Комо (Dr. Enrico Da Como), ведущий исследователь проекта, — «Быстродействие созданного нами устройства наблюдается в инфракрасной части электромагнитного спектра, именно в той части, которая используется в области оптических телекоммуникаций, в системах безопасности, в медицине и во множестве других областей, которые имеют непосредственное отношение к нашей повседневной жизни».
В дополнение к разработанным высокочувствительным фотодатчикам и высокоскоростным оптическим ключам, графен является основой перестраиваемых оптических фильтров (tunable notch filters), успеха в разработке которых добились ученые компании IBM. Помимо этого графен, за счет своих уникальных свойств охватывающий широкую часть электромагнитного спектра, применяется при создании перестраиваемых лазеров, которые используются в промышленных и исследовательских оптоэлектронных системах.
Конечной целью данных исследований является практическое использование сделанного открытия в создании квантовых лазерных каскадов на основе графена, которые могут быть использованы в будущих квантовых компьютерах, в системах контроля окружающей среды, в системах безопасности, в спектроскопии и во множестве других областей.