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让单层石墨烯发光:研究团队打造出世界上最薄的灯泡

“我们已经创造出了世界上最薄的灯泡,这种新型的‘宽带’光源可以集成到芯片中,并为实现薄如原子的柔性透明显示器、以及基于石墨烯的片上光通信铺平道路”。

130年前,托马斯·爱迪生用碳做成了世界上首款商用型灯泡的灯丝。而现在,来自哥伦比亚大学、首尔国立大学(SNU)、以及韩国标准科学研究院的研究团队,已经用相同的元素——碳的完美结晶形式(石墨烯)——做出了世界上最薄的电灯泡。尽管它的灯丝只有一层原子那么厚,但它产生的光亮仍可以很容易被肉眼看到。

让单层石墨烯发光:研究团队打造出世界上最薄的灯泡

通过将石墨烯微细丝附加在金属电极上,然后悬挂在硅衬底的方式,电流通过灯丝并致其加热至超过2500℃(4500℉),从而发出非常明亮的光。

让单层石墨烯发光:研究团队打造出世界上最薄的灯泡

哥伦比亚大学机械工程教授James Hone表示:

“我们已经创造出了世界上最薄的灯泡,这种新型的‘宽带’光源可以集成到芯片中,并为实现薄如原子的柔性透明显示器、以及基于石墨烯的片上光通信铺平道路”。

有趣的是,尽管石墨烯的温度如此之高,但却不会融化衬底或金属电极。这是因为,当石墨烯被加热时,它的热量不太能够从本身传到离开。

结果就是热度被集中和限制在了细丝非常中间的地方,从而发出了强光。光谱测量发现,其峰值突破了人们的预期,这是由于发光长丝与硅基板反弹干涉而造成的。

不同于任何常见的灯丝,因为材质透明,所以这种现象只可能发生在石墨烯上。通过改变与衬底之间的距离,研究人员就能够调整其所发射的光谱。

石墨烯晶格(graphene lattice)也能够非常高效地发光,由于其内在力量可以维持激发水平,并允许电子的自由流通。

也就是说,正如石墨烯可在上升状态(elevated state)快速发射电子,它也可以在电加热的情况下有效地释放光子。

KRISS高级研究员Myung-Ho Bae表示:

在最高温度下,电子温度比石墨烯晶格的声学振动模式要高得多。这种独特的热特性,允许我们将悬浮石墨烯加热至太阳一半的温度,并使相对于固体基片的工作效率提升1000倍。

目前,研究人员正在设法改善这些光热装置,以便其能够快速通/断(产生0和1信号)并应用于光通信。当然,他们还会探索将之纳入柔性材料的方法。

这项研究的成果以发表在近期的《自然纳米技术》(Nature Nanotechnology)期刊上。

[编译自:Gizmag]

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