当石墨烯遇到慢光：打造世界最佳纳米热电极

        在“互联网＋”的时代，每个人都在享受着信息产业的蓬勃发展给生活所带来的前所未有的便捷体验，高速的4G／5G网络、五花八门的手机APP、智能家居、无人驾驶汽车……所有的这些我们耳熟能详的“高大上”科技产品，无一例外地都依赖于其背后的高性能数据处理、传输核心器件。在传统的核心器件中，大多都是以电子作为信息的载体，然而，由于“电子瓶颈”的存在，使得传统的电子器件越来越难以满足现代社会急剧增长的大带宽、低能耗的数据传输与处理的要求。而将光作为信息的载体，能充分利用光信号所具有超高速、大带宽、低处理能耗的特点，这使得集成光子器件成为了替代传统的电子器件的最佳选择。

       为了保证集成光子器件的灵活性和可塑性，由金属材料制作的纳米热电极，常被铺设在集成光波导上，利用光波导折射率对温度的敏感性（热光效应），达到调控集成光子器件的目的。然而，由于金属对通信波段的光信号有着强烈的吸收损耗，在实际应用中，金属热电极与光波导之间必须设有一层较厚的氧化物作为隔离，正是由于这层氧化物的存在，导致大部分热量都被氧化层所阻断，无法高效到达目标波导，这直接导致调控所需的能耗较高，调控的速度也较慢，只能达到毫秒（10＾－3秒）量级。这些因素都严重限制了集成光子器件进一步发展和应用。

       来自华中科技大学武汉光电国家实验室和丹麦技术大学的科研人员通过对集成光子器件的调控问题进行长期实践与探索后认为，将石墨烯与慢光效应相结合是解决这个问题的一个有效方案。作为一个近年来频繁出现在人们视线中的热门词汇，石墨烯因为其所具有的许多独特而又奇异的物理性质，成为了科学界和产业界追逐的焦点。石墨烯由碳原子按照呈蜂巢型六角晶格排列构成，它是一种只有一个原子厚度的二维特殊材料。因此，它有着许多其他常规材料所不具备的特殊物理性质，例如，它几乎是透明的，只吸收2．3％的光；它的导热系数高达5300 W／m·K，是迄今为止导热性最好的材料之一。这两个极为优良特性意味着它可能是传统金属热电极的最佳替代者。因为相比于传统的金属电极，由于石墨烯对光极低的吸收率，使得石墨烯作为热电极可以紧紧的贴合在光波导的表面，而几乎不用考虑石墨烯对光的吸收所带来的损耗，避免了氧化层带来的热能损耗；同时，石墨烯极高的导热系数意味着它能以极快的速度将热运送至光波导上，使得调控速度大大提高。