科學家發(fā)現(xiàn)：碳納米管陣列變身深紫外光子晶體
希臘及英國科學家最近對碳納米管(carbon nanotube, CNT)組成的二維陣列進行理論研究，發(fā)現(xiàn)碳管陣列可以用來做為光子組件，例如深紫外光子晶體(photonic crystal)或可見光吸收子(visible light absorber)，為碳管又添加一項優(yōu)點，也擴大了光子晶體的操作波段。
碳納米管由于有優(yōu)異的電性及機械性質(zhì)，因此適合各種應用，例如晶體管、傳感器、致動器及納米復合材料等。它以也同時具有良好的光電特性，例如它可做為超快激光器中的飽和吸收子(saturable absorber)，或在可見光波段擔任納米天線(nanoantenna)，最近它又多了充當光子晶體的功能。
光子晶體是由周期性排列的介電材料所組成，又被稱為“光子的半導體”，它具有半導體般的能帶結(jié)構(gòu)(band structure)，不過是光子的能帶結(jié)構(gòu)，頻率落在光子能隙(photonic band gap)中的光是無法傳遞的。目前對于光子晶體的研究多半局限在近紅外或可見光波段。
最近希臘愛奧尼亞(Ioannia)大學的Elefterios Lidorikis及英國劍橋大學的Andrea Ferrari針對排成正方晶格的多壁式碳納米管陣列，進行偏振為橫向磁場(TM)模的光子能帶結(jié)構(gòu)計算，即電磁波的電場平行管軸。他們發(fā)現(xiàn)當碳管間距為20及30 nm時，會有位于深紫外波段的光子能隙出現(xiàn)，范圍在25至35 eV。
上述兩位科學家表示，這項發(fā)現(xiàn)意味著在可見光波段利用光子晶體來操控光的各種技術(shù)(如抑制自發(fā)輻射、導光、超級透鏡、負折射等等)，都有可能應用在以多壁式碳管組成的深紫外光光子晶體上。Ferrari指出，多壁式碳管在可見光波段會吸收光，因此不適合制作光子晶體，不過高吸收率可以開發(fā)制作新組件，不靠光子能隙來反射光，而是以光子吸收能帶(photonic absorption band)來完全吸收掉入射的可見光，這種現(xiàn)象很適合應用在太陽能電池中。
