石墨烯与光之间的相互作用表明，石墨烯可用于控制红外（IR）和太赫兹（THz）波。来自日内瓦大学（UNIGE）和曼彻斯特大学的研究人员证明了一种使用石墨烯来控制红外和太赫兹波的有效方法，这项研究证实了2006年的一项理论，该理论预测石墨烯可用于磁场吸收太赫兹和红外光，还可以控制圆偏振的方向。

研究人员Alexey Kuzmenko说：“存在一类所谓的狄拉克材料，其中电子表现得好像它们没有质量，类似于光粒子、光子。”这种材料就是石墨烯，其由以蜂窝结构排列的单层碳原子组成。2006年的理论预测认为，如果将狄拉克材料放置在磁场中，它将产生非常强的回旋共振。“当带电粒子在磁场中时，它会在圆轨道上移动并吸收轨道上的电磁能量，或回旋频率，”Kuzmenko说。“当粒子具有电荷但没有质量时，就像石墨烯中的电子一样，光的吸收达到最大值。”

由UNIGE团队建造的将红外和太赫兹辐射聚焦在磁场中的纯石墨烯小样品上的实验装置，由UNIGE提供。

研究人员需要一种高纯度的石墨烯来证明最大吸收值，在这种条件下长距离传输的电子才不会在杂质或晶体缺陷上分散。为了实现纯度和晶格秩序，UNIGE研究人员与安德烈•盖姆（AndréGeim）领导的曼彻斯特大学小组合作，开发极其纯净的石墨烯样品，后者因其在石墨烯方面的工作而获得2010年诺贝尔奖。虽然这些样品对于这种类型的石墨烯来说已经很大了，但是它们还是相对太小，无法用目前的成熟技术来量化回旋共振。因此，日内瓦研究人员建立了一个特殊的实验装置，将红外和太赫兹辐射集中在磁场中的纯石墨烯的小样本上。

研究人员使用定制设计的磁红外显微光谱仪测量了包裹在氮化硼中的高迁移率单层石墨烯的磁传输和法拉第旋转。结果显示在IR和THz范围内磁光活性强烈增强。研究人员表示，如果使用一层纯石墨烯，结果首次表明会发生大的磁光效应。“现在，红外光的最大可能磁吸收是在单原子层中实现的，”Kuzmenko说。

研究人员发现，他们可以选择在哪个方向（向左或向右）吸收圆极化。“天然或固有的石墨烯是电中性的，吸收所有的光，无论其偏振态如何，”Kuzmenko说。“但是，如果我们引入带正电或负电的载流子，我们可以选择吸收哪种偏振，这在红外和太赫兹范围都有效。”这一发现可能会对药物开发产生影响，某些药物分子与之相互作用光取决于偏振方向。研究人员还发现，廉价永磁体产生的磁场足以在THz范围内观察到强烈的影响。

现在他们已经证实了2006年的理论，研究人员将继续研究磁性可调谐和THz、IR光探测器。他们的研究结果证明了2D Dirac材料中磁性调谐对于长波光电子学和等离子体激元的潜力。

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