Новые технологии: из графена создана самая тонкая в мире электрическая лампочка
Графен – это форма углерода, известная 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 также может создавать свет.
Работа лампочки
Исследователи разработали светоизлучающий графеновый транзистор, который работает таким же образом, как и лампа накаливания. То, что было создано, в действительности проще всего описать как самую тонкую в мире лампочку. Ученые давно хотели создать крошечную 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 необходимый свет. Однако новое графеновое устройство соответствует всем критериям – оно невероятно маленькое, а также не разогревается до подобных 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, которые движутся 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 воспламенил. 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, у полоски нагревалась лишь одна точка. Ученые сообщили, что концентрация тепла в одной точке делает освещение 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 покинуть полоску. Тепло распространялось по подложке, не излучаясь в окружающую среду. Кроме того, тот свет, который излучался графеном, отражался от кремния, из которого была сделана подложка, тем самым создавая смесь различных световых волн. А это, в свою очередь, открыло новую возможность – настраивать освещение, отдаляя или приближая кремний к графену.
Будущее графена
Принцип действия графена оказался достаточно простым, однако потребовалось довольно много времени, чтобы его обнаружить. Если говорить точнее, пять лет ушло на то, чтобы выяснить точный механизм его работы и довести его до совершенного вида. Но теперь абсолютно все настроено идеально, все вычисления произведены, 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.