Światło z grafenu

Uczeni z Columbia University, Narodowego Uniwersytetu z Seulu oraz Koreańskiego Instytutu Badawczego Nauki i Standardów pracujący pod kierunkiem Young Duck Kima poinformowali o opracowaniu pierwszego w historii źródła światła widzialnego na chipie, które wykorzystuje grafen. Nowy układ został zbudowany z pasków grafenu przyczepionych do metalowych elektrod. Paski swobodnie wiszą nad podłożem, a dzięki przepuszczeniu prądu przez elektrody dochodzi do emisji światła z rozgrzewającego się grafenu.

Zbudowanie miniaturowego źródła światła na chipie to podstawowy warunek rozwoju fotoniki. Dotychczas pojawiło się wiele pomysłów na rozwiązanie tego problemu, jednak dotychczas nie udawało się uzyskać odpowiedniego źródła światła na układzie scalonym. Żarniki tradycyjnych żarówek rozgrzewają się do bardzo wysokich temperatur, a że transfer ciepła z żarników do otoczenia jest bardzo efektywny, grozi to uszkodzeniem ewentualnego układu scalonego.

Wspomniana grupa naukowców zbadała spektrum światła emitowanego przez grafen i odkryła, że grafen może rozgrzać się do temperatury 2500 stopni Celsjusza, co wystarczy, by pojawiło się jasne światło. Co więcej, światło emitowane przez grafen charakteryzuje się największym natężeniem w specyficznych długościach fali, co jest wynikiem interferencji pomiędzy światłem emitowanym przez grafen a światłem odbijającym się od krzemowego podłoża i przechodzącym przez grafen. Jest to możliwe dzięki temu, że grafen, w przeciwieństwie do tradycyjnych żarników, jest przezroczysty i pozwala nam na dobranie spektrum emisji poprzez prostą zmianę odległości grafenu od krzemowego podłoża - mówi Kim.

Grafen jest o tyle obiecującym materiałem, że może osiągnąć wysoką temperaturę bez ryzyka doprowadzenia do uszkodzenia krzemowego podłoża. Dzieje się tak, gdyż w miarę rozgrzewania się grafen staje się coraz gorszym przewodnikiem ciepła. Te unikatowe właściwości termalne pozwalają nam na podgrzanie zawieszonego grafenu do połowy temperatury słońca i 1000-krotne zwiększenie wydajności w porównaniu z grafenem umieszczonym bezpośrednio na podłożu - mów współautor badań, Myung-Ho Bae.

Profesor Yun Daniel Park zauważył, że jego współpracownicy pracują z tym samym materiałem, z którym pracował Edison. Edison używał węgla jako żarnika, teraz powracamy do tego samego materiału, jednak korzystamy z jego czystszej formy – grafenu – i skrajnych rozmiarów rzędu pojedynczego atomu.

grafen światło żarnik