Wydajna konwersja światła na elektryczność jest kluczowa dla wielu technologii. Naukowcy postanowili sprawdzić, jak w tej dziedzinie spisze się grafen.
Zespół badawczy z Institute of Photonic Sciences (ICFO) w Barcelonie zademonstrował urządzenie na bazie grafenu, zdolne przekształcać światło w energię elektryczną z prędkością poniżej 50 femtosekund (1 fs to jedna biliardowa sekundy, czyli, bardziej obrazowo: 0,000 000 000 000 001s). Badacze przypisują to doskonałej interakcji pomiędzy nośnikami ładunku w paśmie przewodnictwa – dzięki temu elektrony błyskawicznie przemieszczają się po materiale i uzyskują większą temperaturę, a więc i szybciej oddzielają się po zetknięciu ze światłem. Prędkości tego rzędu to spory przełom. Dotychczas wydarzeniem było pojawienie się fotodetektora, którego pracę mierzono w pikosekundach (10-12 s)
Efekt fototermoelektryczny, zastosowany w skonstruowanym przez badaczy urządzeniu, wykorzystuje w dużym stopniu zjawisko Seebecka. Chodzi o to, że gwałtowny wzrost energii w elektronach walencyjnych i wytworzenie dziury elektronowej (dodatni nośnik ładunku) następuje pod wpływem impulsu promieni laserowych. Wiązka rzucona na powierzchnię grafenu miejscowo zwiększyła temperaturę i na styku dwóch obszarów, chłodnego i ciepłego, wytworzyła się różnica potencjałów.
Fotodetektory mają mnóstwo zastosowań, począwszy od drzwi automatycznych, poprzez matryce CCD w cyfrowych aparatach fotograficznych aż do ogniw słonecznych. Profesor Frank Koppens, stojący na czele naukowców z ICFO, zachwycał się wydajnością grafenu. Nadmienił też, że nad zastosowaniem jego właściwości m.in. w obrazowaniu wielospektralnym i łączności pracują członkowie inicjatywy badawczej pod nazwą Graphene Flagship.
Źródło: Spectrum; Zdjęcie: Achim Woessner
