Коллектив учёных из «колыбели графена», Манчестерского университета (Великобритания), разработал перестраиваемый каскадный лазер для терагерцевого диапазона , использующий уникальные свойства графеновых плазмонов.

Терагерцевые лазеры благодаря способности их лучей проникать сквозь одежду или упаковку могут быть полезны для целого ряда приложений. Подобные лазеры уже созданы, но до сих пор они могли работать лишь на одной, фиксированной частоте, что ограничивало их практичность.

Британские учёные решили использовать в своём лазере вместо металла графен, поскольку длина волны плазмонов последнего может изменяться под действием электрического поля. Слой графена они наносили на золотой волновод, а сверху покрывали полимерным электролитом и использовали кронштейн для регулировки частоты излучения лазера. В слое золота были проделаны прорези для туннелирования электронов из расположенных ниже квантовых ям из арсенида галлия и арсенида галлия алюминия.

Полученные устройства (всего было изготовлено четыре прототипа) были протестированы в разных сценариях использования. Как сообщает статья в журнале Science, они оказались способны генерировать терагерцевые лучи, но пока непригодны для реального применения. И тем не менее, эта концептуальная демонстрация закладывает основы для создания нового поколения быстрых, компактных и недорогих активных фотонных элементов на базе программируемых плазмонных метаматериалов.

Авторы рассчитывают в дальнейшем усовершенствовать конструкцию так, чтобы можно было управлять напряжением, подаваемым на каждую прорезь. Ещё одним препятствием для точного контроля за работой устройства является толщина полимерного покрытия — она мешает острию на нижней части кронштейна подходить достаточно близко к поверхности графена.