Самая яркая в мире лампочка накаливания сделана из графена

Эпоха лампочки накаливания может вернуться, но на этот раз с нитью накала из графена, которая позволяет создавать невероятно яркие и компактные источники света.

Международная команда ученых под руководством Юнг Дак Кима (Young Duck Kim) впервые создала микрочип с источником света на основе графена. Новый источник света очень яркий благодаря тому, что графен можно нагреть до температуры в половину от температуры на поверхности Солнца. Новый чип можно нагреть мгновенно, поэтому он также может пригодиться в медицине или химии.

Устройство графеновой лампочки очень простое: два электрода, между которыми расположена полоска графена и кремния

Новый чип представляет собой два металлических электрода, между которыми размещена полоска графена. Электроды и графен закреплены на кремниевой подложке, но графен ее не касается. При подаче тока графен мгновенно нагревается до температуры выше 2500 градусов Цельсия, и тонкая полоска толщиной в один атом углерода начинает светиться так ярко, что свечение видно невооруженным глазом.

Такая графеновая лампочка накаливания обладает рядом уникальных свойств. Например, когда графен нагревается, он гораздо хуже проводит тепло, то есть тепло ограничивается небольшой горячей точкой в центре полоски графена, что упрощает конструкцию лампочки (ей не нужно активное охлаждение). Кроме того, при росте температуры графеновой решетке требуется все меньше энергии для дальнейшего нагрева. Это уникальное термическое свойство позволяет нагревать графен до очень высоких температур и повысить эффективность отдельной полоски в 1000 раз, по сравнению с графеном на твердой подложке.

Свечение крошечной полоски графена настолько яркое, что его можно увидеть невооруженным глазом

Также, спектр излучения графеновой лампочки меняется в зависимости от расстояния полоски графена от подложки. Это происходит из-за интерференции между светом, излучаемым графеном и светом, отраженным от кремниевой подложки. Таким образом, благодаря прозрачности графена можно менять характеристики света, изменяя расстояние от графена до подложки.

Новый графеновый чип может найти широкое применение. В настоящее время ученые пытаются выяснить, как быстро можно включать и выключать графеновую лампочку и можно ли ее применить в оптических вычислительных элементах, а также ярких дисплеях нового типа. Также крошечный сверхгорячий чип можно использовать для изучения высокотемпературного катализа и химического анализа.

Графеновая лампочка решает старую проблему крошечных сверхярких источников света. Микроскопические металлические нити накала не способны выдержать температуры в несколько тысяч градусов. Кроме того, металлы эффективно проводят тепло и нагревают другие детали чипа. В свою очередь, графеновая лампочка остается практически холодной на макроуровне.