Ultratenká svítidla z grafenu
Tým amerických a jihokorejských vědců vyvinul nejtenčí tepelné svítidlo na světě. Speciálně upravený a zavěšený grafen lokálně zahřáli na vysokou teplotu a získali tak intenzivní a účinný zdroj světla. Čínští fyzikové zase vyvinuli na grafenu založenou světelnou diodu (LED), jejíž barvu lze měnit pomocí změn vnějšího elektrického pole.
Grafen je speciální uhlíková nanostruktura, která je uspořádána na úrovni jednotlivých atomů v měřítku nanometrů. Připomíná velmi jemné šestiúhelníkové a pravidelně srovnané pletivo, v jehož uzlech se nacházejí jednotlivé atomy uhlíku. Tloušťka této jednoatomární vrstvy činí jen asi jednu třetinu nanometru. Mezi zajímavé vlastnosti grafenu patří jeho vynikající mechanické, elektronické, tepelné a optické vlastnosti, které otevírají cestu ke špičkovým novým výrobkům a aplikacím.
Grafenovou “žárovku” společně vyvinuli pracovníci Kolumbijské univerzity v New Yorku, Soulské národní univerzity a Korejského výzkumného ústavu pro standardy a vědu. Mezi dvě elektrody natáhli malé proužky grafenu, zavěsili je nad křemíkovou podložku a pak do nich přivedli elektrický proud. Každý proužek se silně zahřál, přičemž na jeho specifickém místě dosáhla teplota 2500 stupňů Celsia. Toto místo pak vysílalo intenzivní bílé světlo viditelné prostým okem. Vědci předpokládají, že podobné součástky bude možné využít nejen jako žárovky, ale také jako součástky tenkých, pružných a průhledných displejů či vysílačů pro optickou digitální komunikaci ve fotonických obvodech.
Spektrum vysílaného světla bude možno měnit pomocí změny vzdálenosti proužku od substrátu, protože část světla vzniká odrazem od něj a následným průchodem přes průhlednou vrstvu grafenu. Důležité je, že grafenový proužek je schopen vyvinout vysokou teplotu, aniž by se jeho okolí roztavilo. Místo výskytu vysokých teplot je totiž velmi prostorově lokalizováno, protože silně zahřátý grafen je špatným vodičem tepla. To ovšem zároveň znamená, že většina proužku dodané energie jde do světla a tepelné ztráty jsou velmi malé.
Čínští vědci zase vyvinuli grafenovou LED diodu s laditelnou barvou, která umí zářit téměř v celém oboru viditelného světelného spektra, od modré až k červené barvě, podle parametrů elektrického pole či v reakci na jisté chemické příměsi. Běžné svítící diody přitom zvládají pouze jednu určitou barvu, podle parametrů konstrukce. I zde si můžeme představit velké množství aplikací této součástky v oblasti displejů, senzorů či optických komunikací. Produkce světla vědci dosáhli na rozhraní mezi oxidem grafenu a redukovaným oxidem grafenu. Nevýhodou součástky je zatím její malá trvanlivost a malá účinnost.
Zdroje: Phys.Org 1, Phys.Org 2, TheNomad, Columbia University, National Geographic, ExtremeTech, GizMag, Nanowerk, Nature Communications, Nature Nanotechnology
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?
Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka
Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama
Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.
