Onderzoekers van het Max Planck Instituut voor structuur en dynamiek van de materie hebben aangetoond dat het mogelijk is om met grafeen laserpulsen in het terahertzgebied op te wekken. Tot nu toe was het niet mogelijk om direct terahertzpulsen te genereren, maar waren hiervoor inefficiënte niet-lineaire optische processen nodig. Een grafeen-terahertzlaser kan onder andere worden gebruikt voor onderzoek naar hoge-temperatuur supergeleiders. Bij het onderzoek werd ook geconstateerd dat grafeen niet zoals eerder werd aangenomen kan worden gebruikt om in zonnecellen licht in elektriciteit om te zetten.

 

De ontdekking dat grafeen laserpulsen kan genereren is verrassend omdat grafeen niet zoals de gebruikelijke halfgeleidermaterialen over een bandgap beschikt. Zo’n bandgap maakt het mogelijk dat  elektronen vanuit een hogere energietoestand naar een lagere energietoestand kunnen ‘springen’en daarbij (laser)licht uitzenden. Uit het onderzoek blijkt dat de elektronen in grafeen zich toch net zo gedragen als de elektronen in een ‘klassieke’ halfgeleider, en dat het materiaal kan worden omschreven als een halfgeleider met een extreem kleine bandgap. Door deze kleine bandgap kan grafeen niet voor een continu stralende laser worden gebruikt, maar wel voor het opwekken van laserpulsen met een pulsduur van ongeveer 100 femtoseconden.

  

Illustratie: Jörg Harms