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美國加州大學柏克萊分校勞倫斯國家實驗室的華裔教授張翔、助理教授王楓和博士後研究員劉明等組成的團隊，共同研製出全球最小的「石墨烯光學調制器」。它比頭髮還要小400倍，可高速傳輸訊號，有望將互聯網速度提高1萬倍，1秒鐘下載1部高清電影指日可待。有關研究論文將於下月2日在《自然》雜誌發表。
劉明在清華大學畢業後，前赴柏克萊修讀博士課程。他表示，調制器用於調節光束開關，把電子訊號轉化成光學訊號，以傳輸數字訊息。現有網絡傳輸以銅導線為主，並已到瓶頸階段。科學家都在研究用光來傳輸訊息，但現有的光學調制器不是成本太高就是體積太大，還會對溫度過於敏感。
「電擊」石墨烯 開關光線
2004年，英國曼徹斯特大學物理學教授海姆和諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯──全球最薄卻最堅硬的納米材料，使二人去年獲得諾貝爾物理學獎。劉明靈機一觸，開始研究用石墨烯製成光學調制器。
團隊發現，施加不同電壓，石墨烯中電子的能量（費米能級，Fermi level）會改變，而石墨烯是否吸收光線也會決定其費米能級。當施加充足的負電壓時，電子被吸出石墨烯並不再能夠吸收光子，因此，當光子通過石墨烯時，石墨烯完全透明，「打開」光線。
當施加某種正電壓時，石墨烯也是透明的，但電子緊密包裹在一起，使它們同樣無法吸收光子。團隊發現一個「中間位置」：施加某程度的電壓時，電子足以阻止光子通過，從而「關閉」光線。於是，石墨烯便有了打開或關閉光線的能力，可以充當調制器。
團隊製造的石墨烯調制器，傳輸速度達1GHz，但理論上可達500GHz。劉明表示，當互聯網達到如此高速時，可更快捷分享視頻訊息，雲端計算將更普及，個人電腦不再需要，把一部高清電影下載到手機只需1秒鐘。
4萬變幾美元 最終目標入CPU
價廉物美和體積小，是石墨烯調制器的另外兩大優勢。目前市場上的光學調制器5,250美元（約4.1萬港元）一個，石墨烯調制器只需幾美元；而它比頭髮還小400倍，可放在電腦主板任何需要的位置。
劉明表示，石墨烯光纖調制器誕生後，最重要是實現產業化，「短期目標是真正光纖到戶，最終是把它集成到中央處理器（CPU）中。」 ■綜合報道
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