石墨烯是近年來受到廣泛關注的二維材料，具有特的物理化學性質，在信號傳感、物質檢測、和能源電池領域都有著廣闊的應用前景。2016年9月，南開大學許京軍、蔡衛老師研究團隊在國際期刊 2D Materials上公開發表題為“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、熱性質的可能性，提出了對石墨烯納米尺度下的等離子激元性質進行操控的思路，為未來納米光電設備的實現開辟新篇。
(a) NeaSNOM測量原理示意圖 (b)NeaSNOM的AFM成像顯示了石墨烯缺陷處的形貌結構 (c)NeaSNOM的納米顯微光學成像展示了該區域的表面等離子波傳播圖樣
許京軍、蔡衛老師研究團隊先設計了離子束對石墨烯缺陷邊界的操控可行性，并通過AFM等常規測量手段對這一設想進行了重復驗證，檢驗其可行性。該研究團隊對石墨烯表面等離子波在缺陷邊界的傳播進行了深入研究，通過NeaSNOM提供的可靠等離子激元成像手段，他們近場等離子激元成像圖中觀測到了靠近邊界的明顯干涉條紋。通過典型的石墨烯楔形結構，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大的增強。在缺陷邊界處的等離子激元反射次得到清晰觀測，證實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，等離子激元干涉峰值被定義為M，在邊界處衰減比例為0.28，實驗結果與理論數值得到了很好的擬合。
該研究團隊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論，他們認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現對等離子激元的操控，這一研究結果有效開創了控制表面等離子波的新篇章。
參考文獻：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驗結果均以原著作為準。
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