时间: 2017年3月16日（周四）上午9:15--10:00

地点: 延长校区行健楼1018室

讲座: 石墨烯与超表面

演讲者: 复旦大学 周磊 教授

演讲者简介：

周磊，复旦大学物理系教授，长江特聘教授，"国家杰出青年基金"获得者，入选"万人计划"，上海市领军人才。从事超构材料、磁性等多个领域理论及实验研究。共发表论文100多篇，其中包含1篇Nature Materials，6篇PRL,1篇PRX， 2篇Nano Letters,2篇light：Science & applications, 1篇ACS Nano，1篇Materials Today等。获上海市自然科学牡丹奖一等奖，"政府特殊津贴"，宝钢优秀教师奖, ,上海市科教党委系统十佳青年科技创新人才等荣誉或奖励。

讲座摘要：

石墨烯这种具有良好可调光学响应的二维材料与超表面相结合。电磁超表面是由单层人工微结构单元按照一定宏观序排列而成的平面型超构材料。因其可在亚波长尺度下实现对电磁波的高效调控，超表面成为近期国际研究热点。其中，一类具有金属/介质/金属三明治构型的电磁超表面被广泛使用。通过不同的设计，这类超表面可实现包括偏振转换、异常反射，以及完美吸收等诸多截然不同的功能。然而，对于为什么这类超表面可通过微小的结构调整而展现出如此不同的电磁响应，人们并不清楚内部机理。我们建立了一个简单的单模单共振耦合模模型来统一描述这类体系，其中最重要的两个参数是分别由辐射和吸收导致的体系共振品质因子。我们发现这类超表面的功能多样性来源于体系辐射和吸收能力的竞争，通过调整两个共振品质因子的相对大小，这类体系可以处于随频率具有360度相位变化的欠阻尼区，内禀吸收主导的过阻尼区域，以及完美吸收区[1]。基于此一般理论，我们将石墨烯这种具有良好可调光学响应的二维材料与超表面相结合，在太赫兹波段实验实现了对电磁波相位的大幅动态的调控。通过施加门电压改变石墨烯上的载流子浓度而进一步调节整个体系的内禀吸收能力，石墨烯与超表面耦合而成的体系可由欠阻尼工作区域跨越到过阻尼工作区域，随之带来的是其反射相位可原则上实现 的变化覆盖。相较于先前一些只在固定区域进行调控的研究，该研究极大提高了能实现的相位调控范围。另外，与基于液晶与半导体材料的相位调节器件相比，石墨烯超表面不仅能在厚度上做到超薄（十分之一波长），而且在光斑的横向尺度上也能做到极小。作为应用实例，团队还实验实现了一个基于石墨烯超表面的太赫兹偏振调制器[2]。 本项研究不仅为构建可调超表面打下了坚实的基础，更有可能激励后续其他将新型两维材料与超表面相结合的研究。

参考文献：

【1】"Tailor the Functionalities of Metasurfaces Based on a Complete Phase Diagram ", Che Qu, et al., Phys. Rev. Lett. 115, 235503 (2015)

【2】 "Widely Tunable Terahertz Phase Modulation with Gate-controlled Graphene Metasurfaces ", Ziqi Miao, et al., Phys. Rev. X 5, 041027 (2015).