研究人員使用了一層由砷化鎵和銦鎵砷化物層組成的薄膜材料，並在其上覆蓋了一層石墨烯。
由麻省理工學院和以色列Technion 研究人員開發的一種增強光與物質相互作用的新方法有朝一日會導致更有效的太陽能電池收集更廣泛的光波長，以及新型激光器和發光二極管（LED ），可以有完全可調的顏色排放。
新方法背後的基本原理是讓光子粒子（稱為光子）的動量更接近地匹配電子的方式，這通常比許多數量級更大。由於動量的巨大差異，這些粒子通常相互作用非常弱; 研究人員說，將他們的動作緊密結合在一起可以更好地控制他們的相互作用，從而可以對這些過程進行新的基礎研究以及大量新的應用。
儘管硅作為大多數當今電子產品的基礎是非常重要的物質，但它不適用於涉及光的應用，例如LED和太陽能電池 - 儘管目前它是太陽能電池的主要材料.改善光與諸如硅的重要電子材料的相互作用可能是將光子學 - 基於光波操縱的器件 - 與電子半導體芯片集成的重要里程碑。
大多數研究這個問題的人都關注硅片本身，但是這種方法非常不同 - 我們試圖改變光線而不是改變硅片。人們用光線設計這個問題，但是他們並沒有考慮設計燈光方面的問題。
光子與一對帶相反電荷的粒子（如電子及其相應的“空穴”）的相互作用產生稱為等離子體激元的等準粒子或等離子體激元極化子，這是一種發生在異國材料中的振盪如本研究中使用的二維分層器件。這種材料在其表面上支持電磁振盪，真正緊密地限制在材料內。這個過程有效地將光的波長縮小了幾個數量級，將其幾乎降低到原子級。
由於這種收縮，光可以被半導體吸收，或者由半導體吸收，他說。在石墨烯基材料中，實際上可以通過簡單地改變施加到石墨烯層的電壓來直接控制這些性質。就這樣，我們完全可以控制光的特性，而不僅僅是測它。
雖然這項工作仍處於早期和理論階段，但研究人員表示，原則上這種方法可能會導致新型太陽能電池能夠吸收更寬範圍的光波長，這將使設備更有效地將陽光轉換為電能。它也可能導致產生激光和發光二極管等發光器件，這些器件可以通過電子方式進行調整以產生各種顏色。這具有超出目前可用性的可調性。
這項工作非常普遍，所以結果應該適用於比本研究中使用的更多的情況。我們可以使用其他幾種半導體材料和一些其他輕質極化材料。雖然這項工作沒有用硅做，但應該可以將相同的原理應用於硅基器件。通過縮小勢頭差距，我們可以將硅引入這個基於等離子激元器件的世界。
這項工作的質量非常高，而且非常”開箱即用。這項工作非常重要，因為它與傳統的發射光相互作用觀點有明顯的分歧。由於迄今為止的工作是理論性的，主要問題是如果這種影響是可見的在實驗中。不過，我相信它很快就會出現。
人們可以設想出許多應用，例如更高效的發光器，太陽能電池，光電探測器等等。所有這些都集成在芯片上！這也是一種控制發光體顏色的新方法，我相信會有一些我們甚至都沒有想到的應用。
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