Zespół naukowców, złożony z grupy z Kolumbii (pod przewodnictwem Jamesa Hone’a), z Seoul National University oraz z Korea Research Institute of Standards and Science, zaprezentował światu pierwsze sztuczne źródło światła widzialnego, jako żarnika używające grafenu. Cienkie paski tego materiału przypięto do metalowych elektrod ponad podstawą urządzenia i podłączono do prądu, by nagrzały się. Dzięki pomiarowi spektrum światła emitowanego przez grafen, zespół był w stanie określić temperaturę samego materiału – wynosiła ponad 2500˚C, wystarczająco dużo, by dawać wyraźny blask. Światło widzialne uzyskane tą metodą jest na tyle mocne, by zobaczyć je nieuzbrojonym okiem, bez konieczności korzystania z optycznego powiększania obrazu.
Co ciekawe, spektrum emitowanego przez urządzenie światła osiągało szczytowe wartości przy specyficznych długościach fal. Badania wykazały, że dzieje się tak dzięki zjawisku interferencji (zjawisko polegające na wzajemnym wzmacnianiu lub wygaszaniu się fal) zachodzącej pomiędzy falami światła pochodzącymi bezpośrednio od grafenu, a wiązkami odbitymi od krzemowego podłoża, wtórnie przechodzącymi przez materiał. To zjawisko występuje tutaj, ponieważ grafen, w przeciwieństwie do innych żarników, jest przezroczysty.
Według Hone’a, ten nowy typ emitera światła może być zintegrowany z rozmaitymi układami elektronicznymi i przybliża erę giętkich, przezroczystych wyświetlaczy o grubości zaledwie atomu, a także bazujące na grafenie systemy komunikacji optycznej. Zdolność uzyskania światła wewnątrz filigranowej struktury grafenu jest kluczowa w skonstruowaniu chipów wykorzystujących fotony zamiast energii elektrycznej, jak to ma miejsce w obecnych układach scalonych na bazie półprzewodników. Materiał ma także bardzo cenną technologicznie właściwość – pomimo bardzo wysokich temperatur, podłoże ani metalowe elektrody nie ulegają uszkodzeniu, gdyż im gorętszy jest grafen, tym gorzej przewodzi ciepło; wspomniana temperatura 2500˚C skupiła się w obrębie niewielkiego punktu.
Profesor z departamentu fizyki i astronomii w Seoul National University, Yun Daniel Park, który jest jednym z naukowców nadzorujących badania, zwrócił uwagę na swoiste zamknięcie się koła historii: Thomas Edison także użył węglowego żarnika w swojej żarówce. Jedyną różnicą jest to, że obecnie naukowcy użyli czystego pierwiastka, w formie najcieńszej, jaką można osiągnąć – arkusza o grubości jednego atomu. Naukowcy rozważają już inne możliwe zastosowania swojego wynalazku, na przykład skonstruowanie przy jego pomocy małych palników laboratoryjnych, rozgrzewających się w ułamek sekundy do bardzo wysokich temperatur, umożliwiając katalizę i obserwację niektórych reakcji chemicznych.
Jakie jeszcze zaskakujące zastosowania grafenu poznamy w przyszłości?
[Źródło: Phys.org; Zdjęcia: Young Duck Kim]
