Defekte nanorør blev til lysgivere

Forskere er normalt efter defektfri nanostrukturer. Men i dette tilfælde har UPV/EHU-forskeren Angel Rubio og hans samarbejdspartnere udnyttet de strukturelle defekter i bornitrid-nanorør maksimalt. Resultatet af hans forskning er en ny lys-emitterende kilde, der let kan inkorporeres i den nuværende mikroelektronikteknologi. Forskningen har også resulteret i et patent.

Bornitrid er et lovende materiale inden for nanoteknologi, takket være dens fremragende isolerende egenskaber, modstand og todimensionel struktur svarende til grafen. Og specifikt, egenskaberne af hexagonal bornitrid, fokus for denne forskning, er langt overlegne i forhold til andre metaller og halvledere, der i øjeblikket anvendes som lysgivere, for eksempel, i applikationer knyttet til optisk lagring (DVD) eller kommunikation. "Det er ekstremt effektivt til emission af ultraviolet lys, en af ​​de bedste tilgængelige på markedet i øjeblikket, " bemærkede UPV/EHU-forskeren Angel Rubio.

Imidlertid, lysemissionen af ​​bornitrid-nanorør finder sted inden for et meget begrænset område af det ultraviolette spektrum, hvilket betyder, at de ikke kan bruges i applikationer, hvor emissionen skal produceres inden for et bredere frekvensområde og på en kontrolleret måde (f.eks. i applikationer med synligt lys).

Forskningen udført af UPV/EHU's NanoBio Spectroscopy Group har fundet frem til en løsning til at overvinde denne begrænsning, og åbne døren til brugen af ​​hexagonale bornitrid-nanorør i kommercielle applikationer.

De har vist, at ved at påføre et elektrisk felt vinkelret på nanorøret, det er muligt at få sidstnævnte til at udsende lys over hele spektret fra det infrarøde til det fjerne ultraviolette lys og at kontrollere det på en enkel måde. Denne lette kontrol findes kun i nanorør på grund af deres cylindriske geometri (disse er rørformede strukturer med længder i størrelsesordenen mikrometer, og diametre i størrelsesordenen nanometer).

Rubio har arbejdet med bornitrid nanorør i næsten 20 år. "Vi foreslog dem teoretisk, og så blev de fundet eksperimentelt. Indtil nu, alle vores teoretiske forudsigelser er blevet bekræftet, og det er meget glædeligt, " forklarede han. Da egenskaberne af lagdelt hexagonalt bornitrid og dets ekstremt høje effektivitet i lysemission var kendt, denne forskning søgte at vise, at disse egenskaber ikke går tabt i nanorør. "Vi vidste, at når et ark blev rullet sammen og et rør blev dannet, der blev produceret en stærk kobling med det elektriske felt, og det ville gøre os i stand til at ændre lysudsendelsen. Vi ville vise, "og de viste faktisk, "at lysemissionseffektiviteten ikke gik tabt på grund af det faktum, at nanorøret blev dannet, og at det også er kontrollerbart."

Bor fravær

Enheden fungerer på basis af brugen af ​​naturlige (eller inducerede) defekter i bornitrid-nanorør. I særdeleshed, defekterne, der muliggør kontrolleret emission, er de huller, der opstår i nanorørets væg på grund af fraværet af et boratom, hvilket er den mest almindelige fejl ved fremstillingen. "Alle nanorør er meget ens, men det faktum, at du har disse defekter, gør systemet operationelt og effektivt, og hvad mere er, jo flere defekter du har, jo bedre fungerer det."

Rubio fremhævede "simpelheden" af den foreslåede enhed. "Det er en enhed, der fungerer med defekter, det behøver ikke at være rent, og det er meget nemt at bygge og kontrollere." Nanorør kan syntetiseres ved hjælp af standardmetoder i det videnskabelige samfund til fremstilling af uorganiske nanorør; de strukturer, der syntetiseres som et resultat, har naturlige defekter, og det er muligt at indarbejde flere, hvis du ønsker det ved hjælp af simple, post-syntese bestrålingsprocesser. "Den har en traditionel transistorkonfiguration, og hvad vi foreslår ville fungere med nuværende elektroniske enheder, " understregede han. Den "mindre attraktive" del, som specificeret af Rubio, er, at bornitrid nanorør stadig kun produceres i meget små mængder, og der er endnu ingen økonomisk levedygtig synteseproces i kommerciel skala.

Ud over grafen

Rubio er ikke i tvivl om potentialet i de nye materialer baseret på todimensionelle systemer, og specifikt, af forbindelser, der tilbyder et alternativ til grafen, synes godt om, for eksempel, sekskantet bornitrid. Uden at det berører grafen, Rubio mener, at det alternative felt kan have større potentiale på lang sigt og skal udforskes:"Det er et felt, der har været aktivt i løbet af de sidste femten år, selvom det har været mindre synligt. Vi har arbejdet med sekskantet bornitrid siden 1994, det er ligesom vores barn, og jeg mener, at det har åbnet et attraktivt forskningsfelt, som flere og flere grupper slutter sig til."