وان الکتریک

وان الکتریک

شرکت پیشگامان علم الکترونیک مجری و طراح سیستم های حفاظتی و نظارتی و برق ساختمانی

محل لوگو

آمار بازدید

  • بازدید امروز : 13
  • بازدید دیروز : 980
  • بازدید کل : 644344

باریک ترین لامپ جهان با استفاده از گرافن


باریک ترین لامپ جهان با استفاده از گرافن

گرافن ‏‎(Graphene)‎، یکی از دگرشکل‌های کربن است. این ماده به سخت تر بودن از فولاد و رسانا تر بودن از مس ‏شهرت دارد. حالا یک ویژگی دیگر هم به این لیست شگفت انگیز اضافه شده است: تولید نور!
محققان یک ترانزیستور ساطع کننده نور ساخته اند که دقیقا مثل رشته‌های داخل یک لامپ کار می‌کند.‏
جیمز هون ‏‎(James Hone)‎، مهندس مکانیک در دانشگاه کلمبیای نیویوک ‏‎(Columbia University)‎‏ و از محققان ‏این پروژه، در بیانیه ای گفت: در اصل، ما باریک ترین لامپ جهان را ساخته ایم.‏
دانشمندان همیشه می‌خواستند یک لامپ بسیار کوچک بسازند و با قرار دادن آن روی یک تراشه، مدار‌های فوتونیک ‏‎(photonic circuits)‎‏ را ایجاد کنند. مدار‌هایی که به جای حریان الکتریکی با نور کار می‌کنند. اما دو مشکل اندازه و دما ‏همیشه آن‌ها را از رسیدن به هدفشان باز می‌داشت؛ رشته درون لامپ‌های رشته ای برای تولید نور مرئی باید به شدت داغ ‏شود. محققان می‌گویند این لامپ گرافنی جدید آن قدر کارآمد و کوچک است که تکنولوژی حاصل از آن می‌تواند در تولید ‏صفحه نمایش‌های جدید یا بررسی پدیده درجه حرارت بالا در مقیاس‌های کوچک به کار رود.‏

مکانیزم کار باریک ترین لامپ جهان :

عبور جریان الکتریکی از رشته درون یک لامپ رشته ای، که معمولا از جنس تنگستن است، آن را بسیار داغ و درخشان ‏می‌کند. الکترون‌ها در این ماده حرکت می‌کنند و به الکترون‌های اتم‌های رشته برخورد کرده و به آن‌ها انرژی می‌دهند. ‏این الکنرون‌ها طی فرآیند بازگشت به سطح انرژی اولیه خود، فوتون (نور) ساطع می‌کنند. ‏
در این پژوهش تازه، دانشمندان برای ساخت باریک ترین لامپ جهان از نوار‌هایی با عرض در حدود چند میکرون و طولی برابر با 6/5 تا 14 میکرون استفاده ‏کردند (هر میکرون برابر است با یک میلیونیوم متر و هر تار مو 90 میکرون ضخامت دارد). هر کدام از این نوار‌ها مثل ‏یک پل از سویی به سوی دیگر یک گودال سیلیکونی کشیده شده اند. به هر سر نوار گرافنی هم یک الکترود متصل شد. ‏گرافن هم درست مثل تنگستن با عبور جریان از میانش نور ساطع می‌کند. اما نکته ای که در این جا وجود دارد این است که ‏با افزایش حرارت گرافن، رسانایی گرمایی آن کاهش می‌یابد؛ یعنی برخلاف رشته تنگستنی که گرما در آن به طور ‏یکنواخت پخش می‌شود، گرما در نقطه ای وسط گرافن باقی می‌ماند.‏
میونگ هو بی ‏‎(Myung-Ho Bae)‎، یکی از نویسندگان ابن تحقیق، می‌گوید: گیر افتادن گرما در یک نقطه، تششع نور ‏را پربازده تر می‌کند. دمای الکترون‌های داغ در مرکز گرافن حدود 3 هزار کلوین و دمای شبکه گرافن حدود 2 هزار ‏کلوین است. این اختلاف دما باعث می‌شود یک نقطه داغ در مرکز نوار به وجود بیاید و بخش تششع نور در مرکز گرافن ‏متمرکز شود و در نتیجه بازده بالا تر رود. تازه باعث می‌شود که الکترود‌های دو سر گرافن ذوب نشوند. ‏

 
باریک ترین لامپ جهان از گرافن، یکی از دگرشکل‌های کربن، ساخته شده است.
باریک ترین لامپ جهان از گرافن، یکی از دگرشکل‌های کربن، ساخته شده است

یون دنیل پارک ‏‎(Yun Daniel Park)‎، از محققان اصلی این پژوهش و استاد فیزیک در دانشگاه ملی سئول ‏‎(Seoul ‎National University)‎، می‌گوید این اولین بار است که از گرافن نور تولید شده و معمولا این ماده به صورت جاساز شده یا ‏در تماس با یک لایه دیگر استفاده می‌شود.‏
پارک می‌گوید: تعلیق فیزیکی گرافن، مسیر‌های فرار گرما را از بین می‌برد. اگر گرافن روی یک لایه دیگر قرار بگیرد، ‏مقدار زیادی از گرما به آن لایه منتقل می‌شود. قبل از ما، گروه‌های دیگر فقط نشر اندک تششعات در ناحیه فروسرخ را از ‏گرافن گزارش داده بودند.‏
نوری که از گرافن ساطع می‌شد، از سطح سیلیکونی که جلوی هر قطعه آویزان بود بازتاب می‌کرد. این نور بازتاب شده با ‏نور ساطع شده تداخل کرده و طرحی از نشر نور با قله‌هایی در طول موج‌های مختلف تولید می‌کرد. این مساله یک ایده ‏جدید به محققان داد: تنظیم نور با تغییر فاصله آن تا سیلیکون.‏
پارک می‌گوید: قوانین کلی گرافن ساده است، اما خیلی طول کشید تا کشف شود. حدود 5 سال طول کشید تا مکانیزم دقیق و تمام ‏مسائل فیزیکی مربوط به آن را بفهمیم و پروژه یک جور‌هایی تبدیل شد به تخم مرغ کریستف کلمب؛ او اشاره دارد به افسانه ای ‏که در آن کریستف کلمب از گروهی از مردان خواست که اگر می‌توانند یک تخم مرغ را روی یک طرفش ایستاده قرار دهند. ‏هیچ کدام موفق نشدند تا این که کریستف کلمب با شکستن پوسته یک طرف تخم مرغ ته آن را صاف کرد و آن را صاف روی ‏زمین قرار داد.‏ قبلا از گرافن در ساخت جلیقه ضدگلوله و سلول سوختی هیدروژنی کارآمدتر استفاده شده بود.

 

منبع

  انتشار : ۲۳ اردیبهشت ۱۳۹۶               تعداد بازدید : 1130

برچسب های مهم

دیدگاه های کاربران (0)

قم , خیابان انقلاب , کوچه 41 پلاک 15

اطلاعات و دانش رمز پیروزیست

فید خبر خوان    نقشه سایت    تماس با ما