[科普中國]-石墨烯納米帶首次可控穩(wěn)定發(fā)光

石墨烯納米帶被顯微鏡尖端部分懸掛起來，可見到明亮的光。圖片來源：美國化學(xué)學(xué)會

意大利和法國研究團隊首次通過實驗觀察到7個原子寬的石墨烯納米帶的高強度發(fā)光現(xiàn)象，強度與碳納米管制成的發(fā)光器件相當(dāng)，并且可以通過調(diào)節(jié)電壓來改變顏色。這一重大發(fā)現(xiàn)有望極大地促進石墨烯光源的發(fā)展。相關(guān)成果發(fā)表在最近一期的《納米快報》雜志上。

這項新研究由意大利CNR納米科學(xué)研究所和法國斯特拉斯堡大學(xué)的研究團隊共同完成。研究人員介紹，一般來說，分子尺度器件構(gòu)成的基本系統(tǒng)非常有趣，但相當(dāng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生的信號量有限。但此項研究證明了單條石墨烯納米帶可被用作強烈的、穩(wěn)定的和可控的光源，這是實現(xiàn)納米有機體系應(yīng)用于光電子真實世界的決定性步驟。

盡管石墨烯的優(yōu)良電子性質(zhì)被廣泛研究，但科學(xué)家對其光學(xué)性質(zhì)知之甚少。將石墨烯作為發(fā)光器件的缺點之一，是石墨烯片不具有光學(xué)帶隙。但最新研究表明，當(dāng)石墨烯被切成幾個原子寬的薄帶后，就獲得了相當(dāng)大的光學(xué)帶隙，帶來了發(fā)光的可能性。

實驗結(jié)果預(yù)示著，石墨烯納米帶具有尚待開發(fā)的巨大潛力。測試表明，單條石墨烯納米帶展現(xiàn)出高達每秒1000萬個光子的強烈光學(xué)發(fā)射，強度比單分子光電子器件的發(fā)射高100倍，可與碳納米管制成的發(fā)光器件媲美。

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，電能轉(zhuǎn)換隨著電壓變化而變化，為調(diào)節(jié)光的顏色提供了可能。這些觀察結(jié)果為進一步發(fā)掘石墨烯納米帶發(fā)光的潛在機制，做了很好的鋪墊。

未來，研究人員還會探討石墨烯納米帶的寬度對發(fā)光顏色的影響，因為有望利用這種寬度調(diào)節(jié)來控制帶隙大小。當(dāng)然，最重要的是關(guān)注如何將石墨烯納米帶器件集成到更大的電路中。

總編輯圈點

我們不斷追求著功耗更小、速率更高的新一代光電元件，而眾所周知，石墨烯就是最理想的“選手”——即使常溫下，它也有高于碳納米管或硅晶體的電子遷移率、低于銅或銀的電阻率。此次成果，是石墨烯納米帶發(fā)光研究之路上的重要一步，同時，也將使未來高密度集成電路的制備不再遙不可及。（記者房琳琳）

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