Voor de eerste keer, onderzoekers hebben experimenteel lichtemissie waargenomen van individuele grafeen nanoribbons. Ze toonden aan dat 7-atoom-brede nanolinten licht uitstralen met een hoge intensiteit die vergelijkbaar is met heldere lichtemitterende apparaten gemaakt van koolstofnanobuisjes. en dat de kleur kan worden afgestemd door de spanning aan te passen. De bevindingen kunnen ooit leiden tot de ontwikkeling van heldere, op grafeen gebaseerde lichtbronnen.

De onderzoekers, geleid door Deborah Prezzi van het CNR-Nanoscience Institute in Modena, Italië, en Guillaume Schull aan de Universiteit van Straatsburg in Frankrijk, hebben een paper gepubliceerd over hun observaties van de eerste elektroluminescentie van individuele grafeen nanoribbons in een recent nummer van Nano-letters .

"Over het algemeen, apparaten op moleculaire schaal zijn interessante fundamentele systemen, maar zijn nogal onstabiel en produceren een beperkte hoeveelheid signaal, " vertelde Schull" Phys.org . "In ons artikel we bewijzen dat individuele grafeen nanoribbons zo intens kunnen worden gebruikt, stabiele en regelbare lichtbronnen. Dit zijn beslissende stappen naar real-world opto-elektronische toepassingen met organische systemen op nanoschaal."

Hoewel de uitstekende elektronische eigenschappen van grafeen uitgebreid zijn onderzocht, er is veel minder bekend over de optische eigenschappen. Een van de nadelen van het gebruik van grafeen als lichtgevend apparaat is dat grafeenvellen geen optische band gap hebben. Echter, recente studies hebben aangetoond dat, wanneer ze worden gesneden in dunne linten van slechts een paar atomen breed, grafeen verkrijgt een aanzienlijke optische band gap, het openen van de mogelijkheid van lichtemissie.

Experimenteel, er zijn slechts een paar demonstraties geweest van lichtemissie van grafeen-nanoribbons, en deze zijn beperkt tot ensembles van nanolinten en onthulden slechts een zwakke lichtemissie. Dus de resultaten van de nieuwe studie, die een veel helderder licht laten zien dat wordt uitgestraald door individuele grafeen-nanoribbons in vergelijking met ensembles, hint naar het opwindende onbenutte potentieel van de optische eigenschappen van grafeen.

Zoals de onderzoekers in de nieuwe studie uitleggen, ze gebruikten een nieuwe configuratiemethode waarbij een individuele grafeen nanoribbon twee metalen elektroden overbrugt, voor het eerst een elektronische schakeling vormen. Met behulp van een microscooppunt, de onderzoekers tilden het nanolint deels op, zodat het deels op het substraat lag en deels opgehangen. Deze configuratie vermindert de koppeling tussen het nanoribbon en de elektroden die anders de lichtemissie zou doven.

Tests toonden aan dat de afzonderlijke grafeen-nanoribbons een intense optische emissie van maximaal 10 miljoen fotonen per seconde vertonen, die 100 keer intenser is dan de emissie gemeten voor eerdere enkelmoleculaire opto-elektronische apparaten, en vergelijkbaar met die gemeten voor heldere lichtemitterende apparaten gemaakt van koolstofnanobuisjes.

In aanvulling, de onderzoekers ontdekten dat de energieverschuiving van de hoofdpiek verandert als functie van de spanning, die een manier biedt om de kleur van het licht af te stemmen. Deze waarnemingen bieden ook inzicht in de onderliggende mechanismen van de lichtemissie van individuele grafeen nanoribbons, die de onderzoekers in de toekomst verder willen onderzoeken.

"We zullen waarschijnlijk de invloed van de breedte van de grafeen-nanoribbons op de kleur van het uitgestraalde licht onderzoeken, aangezien de breedte naar verwachting de grootte van de opening bepaalt, "Zei Schull. "De impact van defecten moet ook worden onderzocht. Eventueel, men zou methoden moeten voorstellen om onze grafeen-nanoribbons-apparaten in grotere circuits te integreren."

© 2018 Fys.org