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石墨烯纳米带首次可控稳定发光

2018-01-12 10:33 来源:科技日报

  石墨烯纳米带被显微镜尖端部分悬挂起来,可见到明亮的光。

图片来源:美国化学学会

  意大利和法国研究团队首次通过实验观察到7个原子宽的石墨烯纳米带的高强度发光现象,强度与碳纳米管制成的发光器件相当,并且可以通过调节电压来改变颜色。这一重大发现有望极大地促进石墨烯光源的发展。相关成果发表在最近一期的《纳米快报》杂志上。

  这项新研究由意大利CNR纳米科学研究所和法国斯特拉斯堡大学的研究团队共同完成。研究人员介绍,一般来说,分子尺度器件构成的基本系统非常有趣,但相当不稳定,产生的信号量有限。但此项研究证明了单条石墨烯纳米带可被用作强烈的、稳定的和可控的光源,这是实现纳米有机体系应用于光电子真实世界的决定性步骤。

  尽管石墨烯的优良电子性质被广泛研究,但科学家对其光学性质知之甚少。将石墨烯作为发光器件的缺点之一,是石墨烯片不具有光学带隙。但最新研究表明,当石墨烯被切成几个原子宽的薄带后,就获得了相当大的光学带隙,带来了发光的可能性。

  实验结果预示着,石墨烯纳米带具有尚待开发的巨大潜力。测试表明,单条石墨烯纳米带展现出高达每秒1000万个光子的强烈光学发射,强度比单分子光电子器件的发射高100倍,可与碳纳米管制成的发光器件媲美。

  此外,研究人员还发现,电能转换随着电压变化而变化,为调节光的颜色提供了可能。这些观察结果为进一步发掘石墨烯纳米带发光的潜在机制,做了很好的铺垫。

  未来,研究人员还会探讨石墨烯纳米带的宽度对发光颜色的影响,因为有望利用这种宽度调节来控制带隙大小。当然,最重要的是关注如何将石墨烯纳米带器件集成到更大的电路中。

  总编辑圈点

  我们不断追求着功耗更小、速率更高的新一代光电元件,而众所周知,石墨烯就是最理想的“选手”——即使常温下,它也有高于碳纳米管或硅晶体的电子迁移率、低于铜或银的电阻率。此次成果,是石墨烯纳米带发光研究之路上的重要一步,同时,也将使未来高密度集成电路的制备不再遥不可及。

(责任编辑:王蔚)

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