Материалы портала «Научная Россия»

Из графена сделали самую тонкую лампочку в мире

Из графена сделали самую тонкую лампочку в мире
Благодаря уникальным свойствам графена, она светит ярко и отличается долговечностью.

Ученые из Колумбийского университета в Нью-Йорке (США) и Сеульского национального университета (Южная Корея), под руководством инженера Джеймса Хоуна (James Hone) и профессора Юна Дэниела Парка (Yun Daniel Park) разработала инновационную лампочку, в основе конструкции которой лежит графен. Статью ученых об их разработке, опубликованную в журнале Nature Nanotechnology, пересказывает сайт Live Science.

Лампочка состоит из полоски графена шириной несколько микрон и длиной от 6.5 до 14 микрон, перекинутой в качестве «мостика» через зазор в слое кремния. С двух сторон к графеновой полоске подведены электроды, которые и подают на нее напряжение. Бегущий через полоску ток заставляет ее светиться, подобно тому, как светится вольфрамовая нить в обычной лампочке накаливания.

Однако, по сравнению с вольфрамом, графен имеет важные преимущества. Чем выше температура, тем хуже он проводит тепло, поэтому центр графеновой полоски нагревается гораздо сильнее, чем ее края. В результате, во-первых, это пятнышко в центре светит ярче. А во-вторых, электроды не плавятся от слишком высокой температуры.

Вольфрам же обладает отличной теплопроводностью, в результате чего в лампочке накаливания его нить, на всем ее протяжении, раскаляется до 3000°C. В инновационной лампочке горячие электроны в центре графеновой полоски достигает температуры в 2700°C, но в целом вся полоска — только 1700°C.

Испускаемый графеновой полоской свет отражается от поверхности окружающего ее кремния и интерферирует, давая разные пиковые значения длины волн. Благодаря этому можно заставлять лампочку светить разным цветом, регулируя ширину зазора в кремнии.

По словам профессора Парка, на разработку графеновой лампочки у него с коллегами ушло пять лет, а другие коллективы не добились успеха на этом направлении потому, что клали слой графена на тот или иной субстрат, в который уходила большая часть тепловой энергии — как мы уже знаем, графен не слишком склонен ее проводить.

Инновационная лампочка в перспективе может пригодиться в самых разных областях, от освещения наших домов до создания световых компьютеров, в основе работы которых будет лежать перемещение не электронов, а фотонов — квантов света.

Графен — материал, представляющий собой фактически двумерную решетку атомов углерода, обладает многими уникальными свойствами. Например, он прочнее стали и проводит электричество лучше, чем медь. Неудивительно, что за открытие графена физики Андрей Гейм и Константин Новосёлов получили не только Нобелевскую премию, но и медаль Королевского общества Великобритании. На основе этого инновационного материала уже разрабатывается множество устройств для самых разных целей, от гибких компьютерных дисплеев до газового фильтра.

графен графеновые лампочки фотоны

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий