15:40 2024-03-22
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ O „antenă” 2D mărește emisia de lumină din nanotuburile de carbon
_ A 2D „antena” mărește emisia de lumină din nanotuburile de carbon
O foaie plată de atomi poate acționa ca un fel de antenă care absoarbe lumina și își canalizează energia în nanotuburi de carbon, făcându-le să strălucească puternic. Acest progres ar putea ajuta la dezvoltarea viitoarelor dispozitive mici care emit lumină, care vor exploata efectele cuantice.
Nanotuburile de carbon seamănă cu fire foarte subțiri, goale, cu un diametru de doar un nanometru și ceva. Ele pot genera lumină în diferite moduri. De exemplu, un impuls laser poate excita electroni încărcați negativ din material, lăsând „găuri” încărcate pozitiv. Aceste sarcini opuse se pot asocia pentru a forma o stare energetică cunoscută sub numele de exciton, care poate călători relativ departe de-a lungul unui nanotub înainte de a-și elibera energia sub formă de lumină.
În principiu, acest fenomen ar putea fi exploatat pentru a face o eficiență ridicată. dispozitive care emit lumină la scară nanometrică.
Din păcate, există trei obstacole în calea utilizării unui laser pentru a genera excitoni în nanotuburi de carbon. În primul rând, un fascicul laser este în mod obișnuit de 1.000 de ori mai larg decât un nanotub, așa că foarte puțină din energia sa este de fapt absorbită de material. În al doilea rând, undele luminoase trebuie să se alinieze perfect cu nanotubul pentru a-și livra energia în mod eficient. În cele din urmă, electronii dintr-un nanotub de carbon pot absorbi doar lungimi de undă foarte specifice ale luminii.
Pentru a depăși aceste limitări, o echipă condusă de Yuichiro Kato de la Laboratorul de fotonică cuantică la scară nanometrică RIKEN a apelat la o altă clasă de nanomateriale, cunoscută. ca materiale 2D. Aceste foi plate au o grosime de doar câțiva atomi, dar pot fi mult mai largi decât un fascicul laser și sunt mult mai bune la transformarea impulsurilor laser în excitoni.
Cercetătorii au crescut nanotuburi de carbon peste un șanț sculptat dintr-un material izolator. Apoi au plasat un fulg subțire atomic de diseleniră de wolfram deasupra nanotuburilor. Când impulsurile laser au lovit acest fulg, ele au generat excitoni care s-au mutat în nanotub și pe lungimea acestuia, înainte de a elibera lumină cu o lungime de undă mai mare decât laserul. A fost nevoie de doar o trilionime de secundă pentru ca fiecare exciton să treacă din materialul 2D în nanotub.
Lucrarea este publicată în revista Nature Communications.
Testând nanotuburi cu un gamă de structuri diferite care afectează nivelurile cruciale de energie din material, cercetătorii au identificat forme ideale de nanotuburi care facilitează transferul de excitoni din materialul 2D.
Pe baza acestui rezultat, intenționează să utilizeze ingineria benzilor - o concept util în ingineria semiconductoare pentru a realiza dispozitive cu proprietăți superioare — la scară subțire din punct de vedere atomic. „Când ingineria benzii este aplicată semiconductorilor de dimensiuni joase, se așteaptă să apară noi proprietăți fizice și funcționalități inovatoare”, spune Kato.
„Sperăm să folosim acest concept pentru a dezvolta dispozitive fotonice și optoelectronice care sunt doar câteva straturi atomice groase”, adaugă Kato. „Dacă le putem micșora la limita atomică subțire, ne așteptăm să apară efecte cuantice noi, care ar putea deveni utile pentru tehnologiile cuantice viitoare.”
Comentarii:
Adauga Comentariu