Najmenšia a najtenšia žiarovka na svete z grafénu s hrúbkou len jedného atómu

Tím ame­ric­kých a ju­ho­kó­rej­ských ved­cov de­monštro­val pr­vý zdroj vi­di­teľ­né­ho svet­la na či­pe, kto­rý zho­to­vil z gra­fé­nu. Ide o do­ko­na­le kryš­ta­lic­kú for­mu uh­lí­ko­vé­ho vlák­na s hrúb­kou len jed­né­ho ató­mu. Vý­skum­ní­ci pri­po­ji­li ma­lé prúž­ky gra­fé­nu na ko­vo­vé elek­tró­dy a pus­ti­li cez ne elek­tric­ký prúd, čo vie­dlo k ich za­hria­tiu a roz­svie­te­niu, po­mer­ne dob­re vi­di­teľ­né­mu aj voľ­ným okom. Prúž­ky gra­fé­nu tak vlas­tne za­stu­po­va­li fun­kciu vlák­na v kla­sic­kej žia­rov­ke.

„Vy­tvo­ri­li sme v pod­sta­te naj­ten­šiu žia­rov­ku na sve­te,“ po­ve­dal Ja­mes Ho­ne, pro­fe­sor me­cha­nic­ké­ho in­ži­nier­stva na Ko­lum­bij­skej uni­ver­zi­te a je­den zo spo­luauto­rov. „Ten­to typ ‚ši­ro­ko­pás­mo­vé­ho‘ sve­tel­né­ho žia­ri­ča sa dá in­teg­ro­vať do či­pu a prip­ra­ví ces­tu k reali­zá­cii ultra­ten­kých, pruž­ných a tran­spa­ren­tných dis­ple­jov a op­tic­kých ko­mu­ni­kač­ných rie­še­ní na či­pe, za­lo­že­ných na gra­fé­ne.“

Vy­tvo­re­nie svet­la v drob­ných štruk­tú­rach na povr­chu či­pu je roz­ho­du­jú­ce pre vznik in­teg­ro­va­ných „fo­to­nic­kých“ ob­vo­dov, kto­ré by ro­bi­li po­mo­cou svet­la to, čo dnes ro­bia in­teg­ro­va­né po­lo­vo­di­čo­vé ob­vo­dy po­mo­cou elek­tric­ké­ho prú­du.

Ved­ci vy­skú­ša­li už mno­ho pos­tu­pov, na­priek to­mu ne­bo­li schop­ní in­teg­ro­vať žia­rov­ku, naj­star­ší a naj­jed­no­duch­ší zdroj ume­lé­ho svet­la, na čip. Pre­káž­kou bo­lo naj­mä to, že na emi­siu svet­la vo vi­di­teľ­nej ob­las­ti sú pot­reb­né veľ­mi vy­so­ké tep­lo­ty (ti­sí­ce stup­ňov Cel­zia), pri­čom ko­vo­vé drô­ty v mik­ro­roz­me­roch nez­ne­sú ta­ké­to tep­lo­ty. Na­vy­še pre­nos tep­la z ta­ké­ho­to drô­tu do oko­lia je veľ­mi in­ten­zív­ny, čo by vie­dlo k poš­ko­de­niu oko­li­té­ho či­pu.

Me­ra­ním spek­tra svet­la vy­ža­ro­va­né­ho z gra­fé­nu ved­ci zis­ti­li, že gra­fén pri do­siah­nu­tí tep­lo­ty nad 2500 °C jas­ne žia­ri a je­ho svet­lo je ta­ké in­ten­zív­ne, že je vi­di­teľ­né voľ­ným okom.

Op­tic­ké a mik­rog­ra­fic­ké zná­zor­ne­nie emi­sie vi­di­teľ­né­ho svet­la z gra­fé­nu

Schop­nosť gra­fé­nu do­siah­nuť ta­ké vy­so­ké tep­lo­ty bez to­ho, aby sa roz­ta­vil substrát či ko­vo­vé elek­tró­dy, sú­vi­sí s ďal­šou je­ho za­ují­ma­vou vlas­tnos­ťou – s pos­tup­ným ohrie­va­ním sa gra­fén stá­va stá­le hor­ším vo­di­čom tep­la.