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Eine Forschungsgruppe der Columbia University hat die erste Glühbirne auf Graphenbasis entworfen und hergestellt. Das Licht wird durch ein Filament aus dem "Wundermaterial" erzeugt: Es ist die kleinste Glühbirne der Welt.

Die in Nature Nanotechnology veröffentlichte Studie ebnet den Weg für die Entwicklung superschneller Computer und optischer Kommunikationsgeräte.

Die Wissenschaft arbeitet seit Jahren an der Herstellung von infinitesimalen Lichtquellen, die in Siliziumchips implementiert werden, um Supercomputer zu bauen, die Licht anstelle von Elektrizität verarbeiten. Dank der Leichtigkeit und Flexibilität von Graphen ist die von Young Duck Kim geleitete Gruppe nun einen wichtigen Schritt in diese Richtung vorangekommen.

Flexible Displays und optische PCs. "Diese neue Lichtquelle kann den Weg für flexible, transparente Displays und Geräte für die optische Kommunikation auf der Basis von Graphen-Chips ebnen", erklärt James Hone, einer der Forschungsleiter bei Columbia.

Sein Team entwickelte in Zusammenarbeit mit zwei koreanischen akademischen Gruppen (Seoul National University und Korea Research Institute of Standards and Science) die Technologie, indem es Graphenfilamente an Metallelektroden anbrachte, die alle in einem Siliziumchip schwebten. Die Elektroden erwärmten die monoatomare Graphenschicht auf 2500 Grad Celsius, eine Temperatur, die ausreicht, um trotz der infinitesimalen Größe des Objekts mit bloßem Auge sichtbares Licht zu erzeugen. Das folgende Video zeigt den von den Wissenschaftlern entwickelten Prozess.

Einstellbare Energie. Bisher war es nicht möglich, solche Ergebnisse zu erzielen, da die verwendeten Materialien dieser Temperatur nicht standhalten konnten und den Chip beschädigten. Graphen hingegen ist in der Lage, Widerstand zu leisten und Energie zu leiten, indem es die sehr hohe Wärme nur im mittleren Teil der Folie beibehält, ohne die Metallelektroden zu schmelzen. "Diese einzigartigen Eigenschaften ermöglichen es uns, den Graphenstreifen auf eine Temperatur zu erwärmen, die etwa der Hälfte der Sonnenoberfläche entspricht, und die Effizienz gegenüber einem Streifen, der nur gestützt statt aufgehängt wurde, um das 1000-fache zu verbessern", präzisierte der Forscher Myung-Ho Bae.

Darüber hinaus variiert die Wellenlänge des Lichts in Abhängigkeit von der Position, an der die Graphenschicht aufgehängt ist, wodurch es möglich ist, ihre Intensität einzustellen; Dies ist der Transparenz des Materials zu verdanken, das Andre Geim und Konstantin Novoselov mit dem Nobelpreis 2010 ausgezeichnet wurde.

Die nächsten Schritte. Jetzt arbeitet das Team daran, dieses System zu perfektionieren und für die Erstellung von Kommunikationsgeräten verfügbar zu machen, aber nicht nur: "Wir haben gerade erst angefangen, über die anderen Verwendungsmöglichkeiten dieser Strukturen zu träumen", erklärt Hone, "zum Beispiel die Realisierung von Mikro Induktionskochfelder, die in Bruchteilen einer Sekunde auf Tausende von Grad erhitzt werden können, um chemische Reaktionen bei hohen Temperaturen zu untersuchen ".

Vor nicht allzu langer Zeit wurde die erste LED-Glühbirne aus Graphen gebaut, die leistungsstärker und langlebiger ist als die derzeit auf dem Markt erhältlichen.