Grafenowe nanowstążki emitują jasne światło

Po raz pierwszy udało się zarejestrować emisję światła z pojedynczych nanowstążek grafenu. Naukowcy z włoskiego Istituto Nanoscienze Consiglio Nazionale delle Ricerche w Modenie oraz francuskiego Uniwersytetu w Strasburgu wykazali, że emisja światła z grafenowej wstążki o szerokości 7 atomów jest równie intensywna co emisja z węglowych nanorurek, a kolor światła można dobierać za pomocą napięcia prądu.

Ogólnie rzecz biorąc, urządzenia w skali molekularnej są bardzo interesujące z naukowego punktu widzenia, są jednak zwykle niestabilne i emitują sygnał o ograniczonej mocy. W naszym artykule udowodniliśmy, że pojedyncze nanowstążki grafenu mogą być źródłem stabilnego, intensywnego i kontrolowanego światła. To duży krok w kierunku stworzenia praktycznych urządzeń optoelektronicznych wykorzystujących organiczne systemy w skali nano, mówi Guillame Schull ze Strasburga.

Grafen, jak pamiętamy, ma bardzo obiecujące właściwości elektroniczne, jednak znacznie mniej wiadomo o jego właściwościach optycznych. Grafenowi brak optycznego pasma wzbronionego, jednak niedawno wykazano, że pasmo takie pojawia się w grafenowych wstążkach o odpowiedniej szerokości. To zaś dało nadzieję, że grafen może emitować światło. Dotychczas przeprowadzono kilka udanych eksperymentów w tym kierunku, jednak badano grupy wstążek i uzyskiwano słaby sygnał.
Teraz udowodniono, że pojedyncze wstążki charakteryzują się znacznie jaśniejszą emisją niż całe grupy.

Podczas eksperymentów naukowcy wykorzystali nową konfigurację, w której pojedyncze grafenowe wstążki posłużyły do łączenia dwóch metalowych elektrod. Naukowcy nieco unieśli wstążki, przez co częściowo spoczywały one na podłożu, a częściowo były zawieszone w powietrzu. Dzięki temu osłabiono sprzężenie pomiędzy wstążką a elektrodami, które mogło wpłynąć na emisję światła.

Badania wykazały, że indywidualna nanowstążka grafenowa jest w stanie emitować do 10 milionów fotonów na sekundę, zatem emisja ta jest 100-krotnie bardziej intensywna niż emisja zmierzona dla urządzeń optoelektronicznych składających się z pojedynczej molekuły i jest porównywalna z emisją z węglowych nanorurek. Dodatkowo zauważono, że bardzo łatwo, za pomocą zmian napięcia, można zmieniać kolor emitowanego światła.

Najprawdopodobniej będziemy nadal badali wpływ szerokości grafenowych nanowstążek na kolo remitowanego światła, gdyż uważamy, że szerokość wstążki wpływa na wielkość pasma wzbronionego. Chcemy też zbadać wpływ niedoskonałości grafenu na emisję. Być może komuś uda się zaproponować metodę zintegrowania naszych nanowstążek z większym obwodem elektrycznym, mówi Schull.

światło grafen nanowstążka