Lichtdetectie en -regeling vormen de kern van veel moderne apparaattoepassingen, zoals de camera's in telefoons. Het gebruik van grafeen als lichtgevoelig materiaal voor lichtdetectoren biedt aanzienlijke verbeteringen ten opzichte van de materialen die tegenwoordig worden gebruikt. Bijvoorbeeld, grafeen kan licht van bijna elke kleur detecteren, en het geeft een extreem snelle elektronische respons binnen een miljoenste van een miljoenste van een seconde. Dus, om op grafeen gebaseerde lichtdetectoren goed te ontwerpen, het is cruciaal om de processen te begrijpen die plaatsvinden in het grafeen nadat het licht heeft geabsorbeerd.

Een team van Europese wetenschappers is er nu in geslaagd deze processen te begrijpen. Onlangs gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , hun werk geeft een grondige uitleg waarom, in sommige gevallen, de geleidbaarheid van grafeen neemt toe na lichtabsorptie, en in andere gevallen het neemt af. De onderzoekers laten zien dat dit gedrag correleert met de manier waarop energie van geabsorbeerd licht naar de grafeenelektronen stroomt:nadat licht door het grafeen is geabsorbeerd, de processen waardoor grafeenelektronen opwarmen, gebeuren extreem snel en met een zeer hoog rendement.

Voor sterk gedoteerd grafeen (waar veel vrije elektronen aanwezig zijn), ultrasnelle elektronenverwarming leidt tot dragers met verhoogde energie - hete dragers - die, beurtelings, leidt tot een afname van de geleidbaarheid. Interessant genoeg, voor zwak gedoteerd grafeen (waar niet zoveel vrije elektronen aanwezig zijn), elektronenverwarming leidt tot het creëren van extra vrije elektronen, en dus een toename van de geleidbaarheid. Deze extra dragers zijn het directe resultaat van de gapless aard van grafeen - in gapped materialen, elektronenverwarming leidt niet tot extra vrije dragers.

Dit eenvoudige scenario van door licht geïnduceerde elektronenverwarming in grafeen kan veel waargenomen effecten verklaren. Naast het beschrijven van de geleidende eigenschappen van het materiaal na lichtabsorptie, het kan dragervermenigvuldiging verklaren, waarbij - onder specifieke omstandigheden - één geabsorbeerd lichtdeeltje (foton) indirect meer dan één extra vrij elektron kan genereren, en creëer zo een efficiënte fotorespons binnen een apparaat.

De resultaten van de krant, vooral, het nauwkeurig begrijpen van elektronenverwarmingsprocessen, zal zeker een grote impuls betekenen in het ontwerp en de ontwikkeling van op grafeen gebaseerde lichtdetectietechnologie.