논문제목 : Boosting the terahertz nonlinearity of graphene by orientation disorder
저널이름 : 2D Materials
Volume : 4
Starting page : 025035
링크 : 논문(http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/aa5c64/meta)
한글기사(http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LS2D&mid=shm&sid1=105&sid2=228&oid=011&aid=0003032317)
[간략한 논문 소개]
오늘 아침 네이버 과학기사 보는데, 3D 그라핀이라는 말이 있길래 클릭!! 그라핀이라는게 HOPG(Highly Ordered Pyrolytic Graphic)라는 탄소 크리스탈의 1층 즉 2D구조물인데, 3D 그라핀은 그냥 HOPG 를 말하는 것이 안니가? 하는 의문을 가지며 클릭했습니다. 탄소 크리스탈이란게, 그라핀 2차원 평면구조를 기준으로 동그랗게 말면 탄소나노튜브 1차원 구조물이 되는거고, 그라핀이 쌓이면 HOPG가 되는 것입니다. 그런데, 그라핀의 광학적, 전기적 중요한 특성이 3차원 HOPG 구조물이 되면 약해집니다.
반면 그라핀이 아무리 광흡수율이 높다고 해도, 워낙 얇아서 약 2%만 흡수하고 다 투과를 하죠. (가시광선 파장이 400~700nm 인것에 반해 그라핀의 두께는 1nm 이하입니다.)
그래서 빛의 흡수를 높이자고 그라핀을 쌓아 HOPG 가 되면 광학, 전기적 특성이 바뀌어 좀 아이러니 한 상황이었는데,
국내 한 연구팀이 그라핀의 격자구조를 틀어서 쌓으면, 전자의 공유결합상태를 유지하면서[1] (즉 광학 전기 특성이 바뀌지 않으면서) 광흡수만 증가 한다는 것을 실험적으로 밝힌 듯(?)한 논문입니다.
뭐 읽어보지 않고, 대충보고 이런갑다 하면서 쓴 내용이니 참고만 하시고 궁금하신 분은 다운 받아 읽어보시어요~
[1] 그라핀의 전자는 sp2 공유결합을, HOPG는 sp3 공유결합을 해서 두 물질의 특성이 완전히 다른 것입니다. 그런데 위 논문은 sp2결합을 유지한 두꺼운 그라핀구조를 만들었다는 것이 핵심인듯.
초록 :
The conical band structure is the cornerstone of graphene's ultra-broadband optical conductivity. For practical use of graphene in nonlinear photonics, however, substantial increases of the light–matter interaction strength will be required while preserving the promising features of monolayers, as the interaction of light with a single atomic layer is limited due to the extremely short interaction length and low density of state, particularly for the long-wavelength region. Here, we report that this demand can be fulfilled by random stacking of high-quality large-area monolayer graphene up to a requested number of layers, which leads to the electronic interaction between layers being effectively switched off due to turbostratic disorder. The nonlinear characteristics of randomly stacked multilayer graphene (RSMG), which originates from a thermo-modulational feedback mechanism through ultrafast free-carrier heating and temperature-dependent carrier-phonon collisions, show clear improvements in the terahertz (THz) regime with increasing layer numbers, whereas as-grown multilayer graphene (AGMG) exhibits limited behaviors due to strong interlayer coupling. This controllable nonlinearity enhancement provides an ideal prerequisite for developing efficient