最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室(籌)表面物理實驗室SF05組趙繼民副研究員和陸興華研究員等與美國德克薩斯大學奧斯汀校區(qū)施志剛教授、清華大學微電子研究所/清華信息科技國家實驗室任天令教授、中科院物理所魏志義研究員(L07組)等合作在多層石墨烯片中發(fā)現了光致發(fā)聲現象。這是國際上第一次在石墨烯材料中觀察到這一現象。他們通過對時域和頻域的聲譜聯(lián)合分析，特別是對比fs、ps、ns超快激光脈沖激發(fā)下的不同實驗結果，提出了石墨烯片中光致發(fā)聲的物理機理，指出這種材料中的光致發(fā)聲是一種光-熱-聲過程，而非直接的光-聲過程：光子的能量先傳遞給光生載流子(即電子)，然后通過這些光生載流子把能量傳遞給熱聲子，最終通過熱聲子與周圍環(huán)境的空氣分子的作用，形成聲波。石墨烯材料中特有的強電-聲子相互作用在光致發(fā)聲現象中發(fā)揮了至關重要的作用。在這項研究中，他們第一次發(fā)現了非簡諧聲波的存在，正是基于這一發(fā)現，他們運用超快激光脈沖技術實現了光對聲波的相干調控，聲波的相位差和強度可由脈沖重復頻率精確控制。他們的這項工作為石墨烯在光能利用、光學揚聲器、無接觸聲學裝置等方面開辟了新的應用前景。

 

　　此項工作得到了國家自然科學基金、科技部國家重大基礎研究(973)計劃和中國科學院對外合作重點項目等項目的支持。該工作發(fā)表于近期的ScientificReports5,10582(2015).

 

　　

 

 

 

　　圖一光波在石墨烯片層上通過電-聲相互作用產生熱，熱再產生聲波。

 

　　

 

 

 

 

　　圖二光-熱-聲物理機制的驗證：脈寬對比實驗和時域-頻域分析。

 

　　

 

 

 

　　圖三光致發(fā)聲的相干調控：通過改變光脈沖重復頻率來調控聲波相位差和強度。