Для того, чтобы иметь возможность видеть сквозь дым, пыль или туман солдату или спасателю нужны очки с инфракрасным сенсором, настроенным на определённую дину волны. Однако, для каждой примеси в воздухе, ухудшающей видимость, спектральное окно прозрачности своё, то есть нет фиксированного фильтра, который решал бы проблему в общем случае.

Инженеры Университета Иллинойса в Урбана-Шампань под руководством доцента Сун Ву Нама (SungWoo Nam) смогли разработать настраиваемый фильтр на основе графена. Он позволяет просто и быстро изменять частоту пропускаемого ИК-излучения путём контролируемой механической деформации моноатомного слоя углерода, сложенного гармошкой.

Команда Нама установила, что поглощение света таким гофрированным графеном имеет плазмонную природу и зависит от формы и размеров структурных элементов «гармошки». Растягивая или сжимая её, можно возбуждать разные поверхностные плазмоны, входящие в резонанс с излучением каждый на собственной частоте. Кроме того, путём механической деформации можно изменять степень поглощения примерно на порядок.

Благодаря его высокой прочности графен уникальным образом подходит для таких приложений, сверхтонкие плёнки из любых классических материалов не смогли бы выдержать подобных деформаций без разрушения.

«Традиционный фильтр раз изготовив, больше уже нельзя изменить, – комментирует Нам. – У него есть только одна уникальная длина волны света. С графеном, увеличивая и ослабляя его растяжение, вы можете работать на разных длинах волн».

Это исследование финансировалось Научно-исследовательским Офисом ВВС США, результаты его опубликованы в журнале Light: Science & Applications.