طراحي فرامواد گرافيني با قابليت تنظيم خواص اپتيكي

Graphene metamaterials with tunable optical properties

گرافن ماده‌اي دو بعدي است كه به‌واسطه قابل كنترل بودن رسانش الكتريكي آن، مي‌تواند در طراحي فرامواد تنظيم پذير به‌كار گرفته شود. در اين مقاله، ساختار دو فراماده شامل آرايه‌اي از حلقه‌هاي شكافدار (SRR ) و ساختار مكمل حلقه‌ها (CSRR ) بر پايه گرافن را معرفي نموده و تغييرات پذيرفتاري الكتريكي موثر فراماده طراحي شده را با تغيير پتانسيل شيميايي گرافن، تغيير ابعاد ساختار و قطبش نور فرودي بررسي مي‌كنيم. نتايج حاصل از اين مقاله نشان مي‌دهد تغيير ابعاد ساختار نسبت به اثر اعمال ولتاژ خارجي، باعث تغيير بيشينه پذيرفتاري در بازه فركانسي محدودتري مي‌شود. با تنظيم پتانسيل شيميايي گرافن از تا ، جابجايي فركانس تشديد پذيرفتاري موثر به اندازه نيز حاصل شد. تغيير قطبش تابش الكترومغناطيسي فرودي به ساختار، نحوه توزيع بارها و جريان هاي القايي را تغييرداده و بدين ترتيب بازه فركانسي تغيير بيشينه پذيرفتاري را تحت تاثير قرار مي‌دهد. ساختار طراحي شده در اين مقاله گامي موثر در جهت كنترل امواج الكترومغناطيسي در بازه فركانسي تراهرتز مي باشد.

Tunability of graphene conductivity makes it a proper material in designing switchable metamaterials. In this article, two graphene-based metamaterials, split ring resonators (SRRs) and their complementary structures (CSRRs) are introduced and tunability of their effective permittivity is investigated by changing the structure size, incident light polarization and chemical potential of graphene. It is shown that, in comparison to the structure size, applying the gate voltage is more efficient in tuning the frequency range of resonant effective permittivity. Variation of the chemical potential of graphene from to will shift 16 THz the resonant effective permittivity frequency. Altering the incident light polarization will modify distribution of the stimulated charge and currents which affects the frequency range of resonant effective permittivity. The structure in this article will pave an effective way to control electromagnetic waves in the THz frequency range.