Графен – это форма углерода, известна тем, что она прочнее, чем сталь, и является лучшим проводником, чем медь. Однако исследователи заявляют, что список невероятных свойств данного материала может пополниться, так как, судя по всему, графен может создавать свет.
Работа лампочки
Исследователи разработали светоизлучающий графеновый транзистор, работающий так же, как и лампа накаливания. То, что было создано, в действительности проще всего описать как тончайшую в мире лампочку. Ученые давно хотели создать маленькую лампочку, которую можно было бы разместить на чипе, чтобы открыть возможность для создания фотонных цепей, то есть тех, которые будут работать с помощью света, а не с помощью электричества. Проблема была в размере и температуре. Например, нити накаливания должны сначала очень сильно разогреться, чтобы дать необходимое свет. Однако новый графеновый устройство соответствует всем критериям – он невероятно маленький, а также не разогревается до таких температур, то есть идеально подходит для поставленной задачи.
Графеновая лампочка
Когда электрический ток проходит через нить накаливания, сделанную, как правило, из вольфрама, она нагревается и светится. Электроны, движущиеся через материал, сталкиваются с электронами нити, давая им энергию. Эти электроны возвращаются на свои предыдущие энергетические уровни и излучают фотоны, которые и являются светом. Однако температура нити в процессе может достигать трех тысяч градусов по Цельсию – именно в лампочках нет воздуха, иначе вольфрам бы его просто закурил.
В новом исследовании ученые использовали крошечные полоски графена, к концу каждой полоски был прикреплен электрод. Точно так же, как в случае с вольфрамом, электричество проходит через полоску графена, и та светится. Однако при этом графен не так хорошо распределяет тепло, поэтому вместо того, чтобы нагреваться целиком, в полоски нагревалась только одна точка. Ученые сообщили, что концентрация тепла в одной точке делает освещения гораздо более эффективным. Свет концентрируется там же, где и тепло, соответственно, давая лучший результат – более яркое освещение. Более того, это гарантирует тот факт, что электроды на концах графеновой полоски НЕ расплавятся.
Особенности использования
Так как графен впервые был использован для генерации света, он был встроен в специальную систему, которая значительно повысила эффективность. Например, эта система устраняла все возможные пути, по которым тепло могло оставить полоску. Тепло распространялась по подложке, а не излучалась в окружающую среду. Кроме того, тот свет, который излучалось графеном, отражалось от кремния, из которого была сделана подкладка, тем самым создавая смесь различных световых волн. А это, в свою очередь, открыло новую возможность – настраивать освещение, отдаляя или приближая кремний в графена.
Будущее графена
Принцип действия графена оказался достаточно простым, однако понадобилось довольно много времени, чтобы его обнаружить. Если говорить точнее, пять лет ушло на то, чтобы выяснить точный механизм его работы и довести его до настоящего вида. Но теперь абсолютно все настроено идеально, все вычисления выполнены, поэтому можно начинать серьезное тестирование. Этот проект оказался гораздо более простым, чем казалось на первый взгляд – многие ученые работали над ним, пытаясь решить постоянно возникающие проблемы. Но в итоге все закончилось успешно, и существует вероятность того, что в ближайшее время графеновые лампочки начнут завоевывать популярность – естественно, когда будут проведены более серьезные испытания.