马里兰州盖瑟斯堡-由美国商务部国家标准与技术研究院(NIST)的科学家领导的国际研究小组开发了一种用于为石墨烯中的电子创建纳米级耳语画廊的技术。这项开发为构建聚焦和放大电子的设备开辟了道路，就像透镜聚焦光和共振器(如吉他的主体)放大声音一样。

　　他们在2015年5月8日的《科学》杂志上报告了他们的发现。*

　　在某些结构中，例如伦敦圣保罗大教堂的圆顶，站在弯曲的墙壁附近的人可以听到沿墙壁其他任何部分发出的最微弱的声音。这种现象被称为耳语画廊之所以会发生这种情况，是因为声波沿着弯曲表面传播的距离比沿着平坦表面传播的距离要远得多。利用同样的原理，科学家们还为光波建立了耳语画廊，并且耳语画廊在从传感，光谱学和通信到激光频率梳的产生等各种应用中都得到了发现。

　　NIST研究人员乔·斯特罗斯西奥(Joe Stroscio)说：“很酷的是，我们制作了经典波效应的纳米级电子类似物。” “这些耳语的画廊不同于您在任何其他基于电子的系统中看到的东西，这确实令人兴奋。”

　　自2004年首次创建石墨烯(排列成蜂窝状晶格的单层碳原子)以来，这种材料的强度，导电性和导热性以及许多有趣的光学，磁性和化学特性就给研究人员留下了深刻的印象。

　　然而，材料中的缺陷阻碍了石墨烯中电子行为的早期研究。随着清洁和接近完美的石墨烯的生产变得越来越常规，科学家开始发掘其全部潜力。

　　当移动的电子遇到常规半导体中的势垒时，电子继续流动需要能量增加。结果，就像人们对球形粒子所期望的那样，它们经常被反射。

　　但是，由于电子有时会像波一样起作用，因此它们有可能完全忽略势垒，这是一种可计算的机会，这种现象称为隧道效应。由于石墨烯电子具有类似光的特性，因此，如果它们碰到阻挡层，则无论阻挡层有多高，它们都可以不受阻碍地穿过。这种隧穿趋势使得难以操纵石墨烯中的电子。

　　进入石墨烯电子回音壁。

　　为了在石墨烯中创建耳语的画廊，研究小组首先通过安装在石墨烯下方的导电板中的电子富集了石墨烯。由于石墨烯现在会随着电子脆裂，研究团队利用扫描隧道显微镜(STM)的电压将其中一些从纳米级区域中推出。这就产生了回音壁，就像电子镜子的圆形墙一样。

　　NIST研究员Nikolai Zhitenev说：“撞击到台阶上的电子可以直接穿过它。” “但是，如果电子以一个角度撞击它，它们的波将被反射并沿着屏障的弯曲壁的侧面传播，直到它们开始相互干扰，从而形成了纳米级的电子耳语式画廊模式。”

　　团队可以通过改变STM尖端的电压来控制电子回音壁的大小和强度，即泄漏性。该探针不仅可以创建低语画廊模式，还可以检测到它们。

　　NIST研究人员Yue Zhao制造了高移动性设备，并与她的同事Fabian Natterer和Jon Wyrick进行了测量。一个团队 麻省理工学院的理论物理学家的研究开发了描述石墨烯中回音壁模式的理论。

　　基于石墨烯的量子电子谐振器和透镜具有无限的潜力，但是如果以常规光学器件为指导，其后果可能是巨大的。

　　该设备的制造和测量是在NIST的纳米级科学技术中心(CNST)上进行的，该中心是国家级用户设施，可供行业，学术界和政府的研究人员使用。