Weltweit dünnste Leuchtmittel aus Graphen erstellt

Graphen, eine Form des Kohlenstoffs bekannt als stärker als Stahl und mehr leitfähiger als Kupfer, kann ein weiteres Wunder zur Liste hinzufügen: Licht machen.

Forscher haben einen Licht emittierende Graphen-Transistor entwickelt, der in die gleiche Weise wie der Faden in einer Glühbirne funktioniert.

"Wir haben geschaffen, was im Wesentlichen der weltweit dünnste Glühbirne, ist" Studie Co-Autor James Hone, Maschinenbau-Ingenieur an der Columbia University in New York, sagte in einer Erklärung.

Wissenschaftler haben lange wollte erstellen eine teensy "Glühbirne" auf einem Chip ermöglicht sogenannte photonische Schaltungen, die auf Licht als elektrischen Strom laufen. Das Problem wurde einer der Größe und Temperatur – weißglühende Heizfäden müssen extrem heiß bekommen, bevor sie sichtbares Licht erzeugen können. Dieses neue Graphen-Gerät ist jedoch so effizient und winzig, die daraus resultierende Technologie neue Wege zu machen Displays oder Hochtemperatur-Phänomene bei kleinen Maßstäben zu studieren, sagte der Forscher bieten konnte. [8 chemische Elemente, die, denen Sie noch nie von gehört]

Macht Licht

Wenn elektrischer Strom wird durch eine weißglühende Glühlampe Filament bestanden – in der Regel aus Wolfram — der Glühfaden aufheizt und leuchtet. Elektronen durch das Material klopfen gegen die Elektronen in Atomen das Filament, indem Sie ihnen Energie. Diese Elektronen wieder in ihre ehemaligen Energieniveaus und emittieren Photonen (Licht) in den Prozess. Kurbeln Sie den Strom und Spannung genug und den Faden in die Glühbirne trifft Temperaturen von etwa 5.400 Grad Fahrenheit (3.000 Grad Celsius) für eine Glühlampe. Dies ist ein Grund Licht Lampen oder haben keine Luft in ihnen sind mit einem Edelgas wie Argon gefüllt: bei diesen Temperaturen Wolfram mit dem Luftsauerstoff reagieren und einfach brennen würde.

In der neuen Studie die Wissenschaftler verwendeten Streifen von Graphen wenige Mikrometer über und von 6,5 bis 14 µm in der Länge, jeder einen Graben von Silizium wie eine Brücke überspannt. (Ein Mikrometer ist ein Millionstel eines Meters, wo eine Haar ist etwa 90 Mikrometer dick.) Eine Elektrode hing an den Enden der einzelnen Graphen-Streifen. Genau wie Wolfram Graphen einen Strom durchziehen und das Material leuchtet auf. Aber es gibt eine zusätzliche Wendung, wie Graphen führt Hitze weniger effizient als Temperatur erhöht, wodurch die Wärme bleibt an einer Stelle in der Mitte, anstatt wie ein Wolfram-Glühfaden relativ gleichmäßig verteilt.

Myung-Ho Bae, einer der Autoren der Studie, sagte, dass Leben Wissenschaft fängt die Wärme in einer Region die Beleuchtung effizienter macht. "Die Temperatur des heißen Elektronen in der Mitte des die Graphen ca. 3.000 K [4.940 F], während die Graphen-Gitter-Temperatur noch etwa 2.000 K [3.140 F] ist", sagte er. "Es ergibt sich ein Hotspot in der Mitte und die Lichtemission Region konzentriert sich in der Mitte des Graphen, die auch für eine bessere Effizienz macht." Es ist auch der Grund, warum, den die Elektroden an den Enden der Graphen nicht schmelzen.

Für warum das so ist wurde das erste Mal Licht gemacht von Graphen, Studienleiter Ko Yun Daniel Park, Professor für Physik an der Seoul National University, stellte fest, dass Graphen in der Regel in oder in Kontakt mit einem Substrat eingebettet ist.

"Körperlich Aussetzung Graphen im wesentlichen beseitigt Wege in die Wärme entweichen kann," sagte Park. "Wenn die Graphen auf einem Substrat ist, wird viel Wärme auf das Substrat abgeführt werden. Vor uns liegt berichtete anderen Gruppen nur ineffizient Strahlungsemission im Infrarotbereich von Graphen."

Das Licht aus dem Graphen reflektiert auch das Silizium, dem jedes Stück vor ausgesetzt wurde. Das reflektierte Licht stört das emittierte Licht produzieren eine Muster der Emission mit Spitzenwerten bei verschiedenen Wellenlängen. Das eröffnet eine weitere Möglichkeit: das Licht durch die Variation des Abstand zu den Silizium-tuning.

Das Prinzip von der Graphen ist einfach, Park, sagte, aber es dauerte eine lange Zeit zu entdecken.

"Es dauerte fast fünf Jahre um herauszufinden, den genauen Mechanismus aber alles (Physik) passen. "Und das Projekt erwies sich als eine Art Ei ein Kolumbus sein," sagte er unter Bezugnahme auf eine Legende in der Christopher Columbus eine Gruppe von Männern forderte, ein Ei auf seinem Ende stehen zu machen; Sie alle gescheitert und Columbus löste das Problem durch nur knacken die Schale an einem Ende, so dass es einen flachen Boden hatte.

Die Forschung ist in der heutigen detailliert (15. Juni) Frage der Natur Nantechnology.

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