Ilustrare schematică a emisiei de lumină din centrul grafenului. Credit: Young Kim Duck / Școala de Inginerie și Științe Aplicate Columbia
Un grup de cercetare format din oameni de știință de la Școala de Inginerie și Științe Aplicate Columbia și profesori de la Universitatea Națională Seoul, susține că a dezvoltat, cu ajutorul grafenului, cel mai subțire bec din lume – un filament subțire care poate fi integrat în cipuri.
Potrivit phys.org, cercetătorii au atașat benzi mici de grafen la electrozi metalici, după care au trecut un curent electric prin filamente, pentru a le determina să se încălzească.
„Am creat ceea ce se poate numi, în esență, cel mai subțire bec din lume”, spune Hone Wang Fon-Jen, profesor de Inginerie Mecanică la Școala de Inginerie și Științe Aplicate Columbia.
„Acest nou tip de emițător de lumină poate fi integrat în cipuri și va deschide calea spre realizarea unor materiale subțiri, flexibile și transparente, necesare la comunicațiile optice.”
Studiul, numit „Emisii luminoase vizibile din grafen,” a fost publicat recent în revista Nature Nanotechnology.
Crearea luminii în structuri mici, pe suprafața unui cip, este crucială pentru dezvoltarea pe deplin a circuitelor „fotonice” capabile să lucreze cu lumina exact așa cum o fac curenții electrici în circuitele integrate semiconductoare.
Ca să reușească să creeze structuri de lumină pe cipuri, oamenii de știință au dezvoltat numeroase abordări, însă nimeni nu a fost în măsură să integreze cea mai simplă și mai veche sursă de lumină artificială – becul incandescent – într-un cip.
Acest lucru nu a fost posibil din cauza faptului că filamentele becului trebuie să atingă temperaturi extreme – mii de grade Celsius – pentru a fi capabile să ofere lumină, iar firele metalice din structuri mici (cum sunt cipuri) nu pot rezista la astfel de temperaturi. În plus, transferul de căldură de la filamentul fierbinte la restul suprafeței ar putea duce la deteriorarea cipului.
Prin măsurarea spectrului luminii emis de grafen, echipa de cercetare a demonstrat că acesta poate să atingă temperaturi de peste 2.500 de grade Celsius, suficient de fierbinte pentru a lumina puternic.
„Lumina vizibilă de la grafenul subțire (la scară atomică n.r.) este atât de intensă încât poate fi vizibilă chiar și cu ochiul liber, fără nici o mărire suplimentară”, explică Young Duck Kim, coautor al studiului.
Interesant este faptul că spectrul luminii emise a arătat vârfuri la lungimi de undă specifice, datorită interferenței dintre lumina emisă direct de grafen și lumina reflectată de substratul de siliciu, care trece înapoi prin grafen.
„Acest lucru este posibil pentru că grafenul este transparent, spre deosebire de orice alt filament convențional”, argumentează Kim.
Grupul de cercetare lucrează în prezent la îmbunătățirea performanței acestor dispozitive, pentru ca acestea să poată fi folosite în viitor la comunicațiile optice.
„Am început să visăm și la alte utilizări pentru aceste structuri –de exemplu, acestea ar putea fi folosite ca micro-plite care pot fi încălzite la mii de grade într-o fracțiune de secundă, și care ar ajuta la studierea reacțiilor chimice de înaltă temperatură”, precizează profesorul Hone.
