Første lysglimt observeret fra individuelle grafen nanobånd

For første gang, forskere har eksperimentelt observeret lysemission fra individuelle grafen nanobånd. De demonstrerede, at 7-atom brede nanobånd udsender lys med en høj intensitet, der kan sammenlignes med lyse lysemitterende enheder lavet af kulstof nanorør, og at farven kan indstilles ved at justere spændingen. Resultaterne kan en dag føre til udviklingen af ​​lyse grafenbaserede lyskilder.

Forskerne, ledet af Deborah Prezzi ved CNR-Nanoscience Institute i Modena, Italien, og Guillaume Schull ved universitetet i Strasbourg i Frankrig, har offentliggjort et papir om deres observationer af den første elektroluminescens fra individuelle grafen nanobånd i et nyligt nummer af Nano bogstaver .

"Generelt, molekylære enheder er interessante fundamentale systemer, men er ret ustabile og producerer en begrænset mængde signal, " fortalte Schull Phys.org . "I vores artikel, vi beviser, at individuelle grafen nanobånd kan bruges som intense, stabile og kontrollerbare lyskilder. Disse er afgørende skridt hen imod optoelektroniske applikationer i den virkelige verden med organiske systemer i nanoskala."

Selvom grafens fremragende elektroniske egenskaber er blevet undersøgt grundigt, meget mindre er kendt om dets optiske egenskaber. En af ulemperne ved at bruge grafen som en lysemitterende enhed er, at grafenark ikke har et optisk båndgab. Imidlertid, nyere undersøgelser har vist, at når den skæres i tynde bånd, der kun er et par atomer brede, grafen opnår et betydeligt optisk båndgab, åbner mulighed for lysemission.

Eksperimentelt, der har kun været nogle få demonstrationer af lysemission fra grafen nanobånd, og disse har været begrænset til ensembler af nanobånd og afslørede kun svag lysemission. Så resultaterne af den nye undersøgelse, som viser et meget kraftigere lys udsendt af individuelle grafen nanobånd sammenlignet med ensembler, antydning af det spændende uudnyttede potentiale ved grafens optiske egenskaber.

Som forskerne forklarer i det nye studie, de brugte en ny konfigurationsmetode, hvor et individuelt grafen -nanoribbon bygger bro mellem to metalliske elektroder, for første gang at danne et elektronisk kredsløb. Ved hjælp af en mikroskopspids, forskerne løftede delvist nanobåndet, så det lå dels på underlaget og dels suspenderet. Denne konfiguration reducerer koblingen mellem nanobåndet og elektroderne, som ellers ville slukke for lysemissionen.

Test viste, at de enkelte grafen -nanoribbons udviser en intens optisk emission på op til 10 millioner fotoner i sekundet, som er 100 gange mere intens end emissionen målt for tidligere enkeltmolekylære optoelektroniske enheder, og sammenlignelig med det målt for lyse lysemitterende enheder lavet af kulstofnanorør.

Ud over, forskerne fandt ud af, at energiskiftet af hovedspidsen ændrer sig som funktion af spændingen, som giver en måde at justere farven på lyset. Disse observationer giver også indsigt i de underliggende mekanismer for lysemissionen fra individuelle grafen nanobånd, som forskerne planlægger at undersøge nærmere i fremtiden.

"Vi vil sandsynligvis undersøge indflydelsen af ​​grafen -nanoribbons bredde på farven på det udsendte lys, da bredden forventes at styre mellemrummets størrelse, " sagde Schull. "Virkningen af ​​defekter bør også undersøges. Til sidst, man bør foreslå metoder til at integrere vores grafen nanoribbons-enheder i større kredsløb."

© 2018 Phys.org