在太赫兹 (THz) 范围内工作为各种应用提供了独特的机会，包括生物医学成像、电信和先进传感系统。然而，由于 0.1 至 10 THz 范围内电磁波的独特特性，事实证明，开发能够展示 THz 技术真正潜力的高性能组件非常困难。即使是过滤器和吸收器等基本和重要元件的设计仍然是一个巨大的挑战。
幸运的是，超材料的兴起可能会带来解决这些问题的创新方法。由于制造和加工技术的进步，现在可以在太赫兹范围内创建具有独特电磁特性的二维 (2D) 图案化微结构，从而对这些频率下的信号提供前所未有的控制。
尽管已经提出了各种二维超材料(或“超表面”)吸收器，但其中大多数仍然存在严重的局限性。一个常见的问题是，一旦超表面吸波体的结构模式确定并制造出来，其电磁性能就固定下来了。这种可调性的缺乏限制了此类设备的可能应用。
另一方面，虽然存在可调谐的基于金属的超表面吸收器，但不鼓励使用薄金属层。这是由于金属固有特性造成的一些缺点造成的，例如制造必要结构的难度和性能不佳。
在此背景下，中国的一个研究团队现已开发出一种新型碳基可调谐超表面吸收器，具有太赫兹范围内的超宽可调带宽。他们的研究由上海科技大学曹文汉博士指导，发表在《Advanced Photonics Nexus》上。
所提出的吸收器的核心是使用石墨烯和石墨微结构作为谐振器以及石墨层作为背反射表面。“这种太赫兹超表面吸收器中的重复亚基或‘晶胞’经过战略性设计，主要基于四个因素来优化吸收效率：几何形状、材料特性、偏振灵敏度和调谐机制，”曹解释道。