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Posible de fuente de luz mediante nanofibras de grafeno

Los investigadores, dirigidos por Deborah Prezzi en el Instituto CNR-Nanociencia en Modena, Italia, y Guillaume Schull en la Universidad de Estrasburgo en Francia, han publicado un artículo sobre sus observaciones de la primera electroluminiscencia de nanofibras de grafeno individuales en una edición reciente de Nano Letters.
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Fecha de publicació: 11/01/2018, 12:54 h | (74) veces leída
Por primera vez, investigadores han observado experimentalmente emisión de luz de nanofibras de grafeno individuales, lo que puede conducir al desarrollo de fuentes de luz basadas en este material.
Demostraron que las nanofibras de 7 átomos de ancho emiten luz a una alta intensidad que es comparable a los dispositivos emisores de luz brillante hechos de nanotubos de carbono, y que el color puede ajustarse ajustando el voltaje.
Los investigadores, dirigidos por Deborah Prezzi en el Instituto CNR-Nanociencia en Modena, Italia, y Guillaume Schull en la Universidad de Estrasburgo en Francia, han publicado un artículo sobre sus observaciones de la primera electroluminiscencia de nanofibras de grafeno individuales en una edición reciente de Nano Letters.
"En general, los dispositivos de escala molecular son sistemas fundamentales interesantes, pero son bastante inestables y producen una cantidad limitada de señal", dijo Schull a Phys.org. "En nuestro artículo, demostramos que las nanofibras de grafeno individuales se pueden usar como fuentes de luz intensas, estables y controlables. Estos son pasos decisivos hacia aplicaciones optoelectrónicas en el mundo real con sistemas orgánicos a nanoescala".
Aunque las excelentes propiedades electrónicas del grafeno se han investigado extensamente, se sabe mucho menos sobre sus propiedades ópticas. Uno de los inconvenientes de usar grafeno como dispositivo emisor de luz es que las láminas de grafeno no tienen una banda prohibida óptica.
Sin embargo, estudios recientes han demostrado que, cuando se corta en cintas finas de solo unos pocos átomos de ancho, el grafeno obtiene una gran brecha de banda óptica, lo que abre la posibilidad de emisión de luz.
Experimentalmente, solo se han producido algunas demostraciones de emisión de luz a partir de nanofibras de grafeno, que se han limitado a conjuntos de nanocintas y que solo han revelado una emisión de luz débil. Por lo tanto, los resultados del nuevo estudio, que muestran una luz mucho más brillante emitida por nanofibras de grafeno individuales en comparación con conjuntos, insinúan el potencial desaprovechado de las propiedades ópticas del grafeno.
Como explican los investigadores en el nuevo estudio, utilizaron un novedoso método de configuración en el que un nanorbono de grafeno individual conecta dos electrodos metálicos, formando por primera vez un circuito electrónico.
Usando una punta de microscopio, los investigadores levantaron parcialmente el nanorbono para que se apoyara parcialmente en el sustrato y se suspendiera parcialmente. Esta configuración reduce el acoplamiento entre el nanorbono y los electrodos que de otro modo apagaría la emisión de luz.
Las pruebas mostraron que las nanofibras individuales de grafeno exhiben una emisión óptica intensa de hasta 10 millones de fotones por segundo, que es 100 veces más intensa que la emisión medida para dispositivos optoelectrónicos de un solo molecular previos, y comparable a la medida para dispositivos brillantes emisores de luz hecho de nanotubos de carbono.
Además, los investigadores encontraron que el cambio de energía del pico principal cambia en función del voltaje, lo que proporciona una manera de ajustar el color de la luz. Estas observaciones también ofrecen una idea de los mecanismos subyacentes de la emisión de luz de las nanofibras de grafeno individuales, que los investigadores planean investigar más a fondo en el futuro.
"Es probable que exploremos la influencia del ancho de las nanocintas de grafeno en el color de la luz emitida, ya que se espera que el ancho controle el tamaño de la brecha", dijo Schull. "El impacto de los defectos también debe ser explorado. Eventualmente, uno debe proponer métodos para integrar nuestros dispositivos de nanocintas de grafeno en circuitos más grandes".

Por primera vez, investigadores han observado experimentalmente emisión de luz de nanofibras de grafeno individuales, lo que puede conducir al desarrollo de fuentes de luz basadas en este material.

Demostraron que las nanofibras de 7 átomos de ancho emiten luz a una alta intensidad que es comparable a los dispositivos emisores de luz brillante hechos de nanotubos de carbono, y que el color puede ajustarse ajustando el voltaje.

Los investigadores, dirigidos por Deborah Prezzi en el Instituto CNR-Nanociencia en Modena, Italia, y Guillaume Schull en la Universidad de Estrasburgo en Francia, han publicado un artículo sobre sus observaciones de la primera electroluminiscencia de nanofibras de grafeno individuales en una edición reciente de Nano Letters.

"En general, los dispositivos de escala molecular son sistemas fundamentales interesantes, pero son bastante inestables y producen una cantidad limitada de señal", dijo Schull a Phys.org. "En nuestro artículo, demostramos que las nanofibras de grafeno individuales se pueden usar como fuentes de luz intensas, estables y controlables. Estos son pasos decisivos hacia aplicaciones optoelectrónicas en el mundo real con sistemas orgánicos a nanoescala".

Aunque las excelentes propiedades electrónicas del grafeno se han investigado extensamente, se sabe mucho menos sobre sus propiedades ópticas. Uno de los inconvenientes de usar grafeno como dispositivo emisor de luz es que las láminas de grafeno no tienen una banda prohibida óptica.

Sin embargo, estudios recientes han demostrado que, cuando se corta en cintas finas de solo unos pocos átomos de ancho, el grafeno obtiene una gran brecha de banda óptica, lo que abre la posibilidad de emisión de luz.

Experimentalmente, solo se han producido algunas demostraciones de emisión de luz a partir de nanofibras de grafeno, que se han limitado a conjuntos de nanocintas y que solo han revelado una emisión de luz débil. Por lo tanto, los resultados del nuevo estudio, que muestran una luz mucho más brillante emitida por nanofibras de grafeno individuales en comparación con conjuntos, insinúan el potencial desaprovechado de las propiedades ópticas del grafeno.

Como explican los investigadores en el nuevo estudio, utilizaron un novedoso método de configuración en el que un nanorbono de grafeno individual conecta dos electrodos metálicos, formando por primera vez un circuito electrónico.

Usando una punta de microscopio, los investigadores levantaron parcialmente el nanorbono para que se apoyara parcialmente en el sustrato y se suspendiera parcialmente. Esta configuración reduce el acoplamiento entre el nanorbono y los electrodos que de otro modo apagaría la emisión de luz.

Las pruebas mostraron que las nanofibras individuales de grafeno exhiben una emisión óptica intensa de hasta 10 millones de fotones por segundo, que es 100 veces más intensa que la emisión medida para dispositivos optoelectrónicos de un solo molecular previos, y comparable a la medida para dispositivos brillantes emisores de luz hecho de nanotubos de carbono.

Además, los investigadores encontraron que el cambio de energía del pico principal cambia en función del voltaje, lo que proporciona una manera de ajustar el color de la luz. Estas observaciones también ofrecen una idea de los mecanismos subyacentes de la emisión de luz de las nanofibras de grafeno individuales, que los investigadores planean investigar más a fondo en el futuro.

"Es probable que exploremos la influencia del ancho de las nanocintas de grafeno en el color de la luz emitida, ya que se espera que el ancho controle el tamaño de la brecha", dijo Schull. "El impacto de los defectos también debe ser explorado. Eventualmente, uno debe proponer métodos para integrar nuestros dispositivos de nanocintas de grafeno en circuitos más grandes".

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