Нові технології: із графена створена найтонша у світі електрична лампочка

Графен – це форма вуглецю, відома тим, що вона міцніша, ніж сталь, і є кращим провідником, ніж мідь. Проте дослідники заявляють, що список неймовірних властивостей даного матеріалу може поповнитися, оскільки, судячи з усього, графен також може створювати світло.

Робота лампочки

Дослідники розробили светоизлучающий графеновий транзистор, який працює таким же чином, як і лампа розжарювання. Те, що було створено, насправді найпростіше описати як найтоншу в світі лампочку. Вчені давно хотіли створити крихітну лампочку, яку можна було б розмістити на чіпі, щоб відкрити можливість для створення фотонних ланцюгів, тобто тих, які працюватимуть за допомогою світла, а не за допомогою електрики. Проблема була в розмірі і температурі. Наприклад, нитки розжарювання повинні спочатку дуже сильно розігрітися, щоб дати необхідний світло. Однак нове графенових пристрій відповідає всім критеріям – воно неймовірно маленьке, а також не розігрівається до подібних температур, тобто ідеально підходить для поставленої задачі.

Графенова лампочка

Коли електричний струм проходить через нитку розжарювання, зроблену, як правило, з вольфраму, вона нагрівається і світиться. Електрони, які рухаються через матеріал, стикаються з електронами нитки, даючи їм енергію. Ці електрони повертаються на свої попередні енергетичні рівні і випромінюють фотони, які і є світлом. Однак температура нитки в процесі може досягати трьох тисяч градусів за Цельсієм – саме в лампочках немає повітря, інакше Вольфрам б його просто запалив. У новому дослідженні вчені використовували крихітні смужки графену, до кінця кожної смужки був прикріплений електрод. Точно так само, як у випадку з вольфрамом, електрика проходить через смужку графена, і та світиться. Однак при цьому графен не так добре розподіляє тепло, тому замість того, щоб нагріватися цілком, у смужки нагрівалася лише одна точка. Вчені повідомили, що концентрація тепла в одній точці робить освітлення набагато більш ефективним. Світло концентрується там же, де і тепло, відповідно, даючи кращий результат – більш яскраве освітлення. Більш того, це гарантує той факт, що електроди на кінцях графеновою смужки не розплавиться.

Особливості використання

Так як графен вперше був використаний для генерації світла, він був вбудований в спеціальну систему, яка значно підвищила ефективність. Наприклад, ця система усувала всі можливі шляхи, по яких тепло могло покинути смужку. Тепло поширювалося по підкладці, не випромінюючи в навколишнє середовище. Крім того, той світ, який випромінювався графеном, відбивався від кремнію, з якого була зроблена підкладка, тим самим створюючи суміш різних світлових хвиль. А це, у свою чергу, відкрило нову можливість – налаштовувати освітлення, віддаляючи або наближаючи кремній до графену.

Майбутнє графена

Принцип дії графена виявився досить простим, однак знадобилося досить багато часу, щоб його виявити. Якщо говорити точніше, п`ять років пішло на те, щоб з`ясувати точний механізм його роботи і довести його до доконаного виду. Але тепер абсолютно все налаштовано ідеально, всі обчислення проведені, тому можна починати серйозне тестування. Цей проект виявився набагато більш простим, ніж здавалося на перший погляд – багато вчених працювали над ним, намагаючись вирішити постійно виникаючі проблеми. Але в підсумку все закінчилося успішно, і існує ймовірність того, що найближчим часом графенові лампочки почнуть завойовувати популярність – природно, коли будуть проведені більш серйозні випробування.