Dispositivo emisor de luz visible usando grafeno suspendido

Dibujo20150617 schematic illustration of electrically biased suspended graphene and light emission from the centre of the graphene - nature nnano

Una lámina de grafeno suspendida entre dos electrodos emite luz visible de forma intensa (equivalente a radiación térmica a 2500 °C). Gracias a ello se podrán desarrollar nuevos dispositivos tipo LED ultradelgados. Fabricar este tipo de dispositivos no es fácil a día de hoy, pero en pocos lustros será posible hacerlo a escala industrial. Se espera que su aplicación a dispositivos portátiles ultradelgados será muy prometedora.

El artículo es Young Duck Kim et al., “Bright visible light emission from graphene,” Nature Nanotechnology, AOP 15 Jun 2015, doi: 10.1038/nnano.2015.118.

Los materiales bidimensionales, como el grafeno, son candidatos muy prometedores para el desarrollado de dispositivos optoelectrónicos portátiles, ultradelgados y transparentes. No sólo fuentes o emisores de luz, también fotodetectores, moduladores ópticos, o dispositivos plasmónicos. La mayoría de las propuestas considera el uso del grafeno sobre un sustrato (normalmente SiO2), pero en dicho caso el grafeno emite en el infrarrojo medio. La emisión de luz visible se ha resistido a muchas investigaciones.

Dibujo20150617 Bright visible light emission from electrically biased suspended graphene - nature nnano

El nuevo artículo ofrece una solución muy original gracias a suspender el grafeno en el vacío entre dos electrodos. Los electrones en el grafeno se calientan (hasta ∼2800 K) produciendo emisión de radiación térmica de amplio espectro en el visible. La modulación de la señal en los electrodos permite controlar el espectro de la luz emitida. Por supuesto, fabricar estos dispositivos es muy difícil, pero se está avanzando mucho en estas técnicas de fabricación de grafeno suspendido en chips.

Dibujo20150617 Simulated spectra of radiation from electrically biased suspended graphene - nature nnano

La emisión térmica en el grafeno es debido a la interacción fonón-fonón, amplificada por la gran conductividad térmica del grafeno, que permite alcanzar temperaturas de 1800 ± 300 K para campos eléctricos aplicados en los electrodos relativamente bajos (∼0,4 V/µm).

Dibujo20150617 Schematic of fabrication process of suspended ME graphene - nature nnano

Esta figura ilustra el proceso de fabricación. El artículo incluye información suplementaria en la que se presenta un modelo teórico detallado del funcionamiento del dispositivo. Los interesados en los detalles disfrutarán sin lugar a dudas.


4 Comentarios

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DavidDavid

Hola, hace días que sigo esta noticia y no me queda claro si su funcionamiento es:

Similar a una bombilla incandescente pero con un filamento de grafeno por lo que su rendimiento dependerá básicamente de la temperatura alcanzada (Ley de Planck) que aunque sea bastante más elevada que la del articulo no es gran cosa (ej. Typical tungsten light bulb at 2800 K = 15lm/W). En este caso he leído que gracias a las propiedades mecánicas del grafeno la vida útil puede ser muy superior, pero yo no veo nada espectacular en ello, sigue siendo una bombilla obsoleta y los LEDs ya tienen vidas útiles muy elevadas.

O similar a un LED (Electroluminiscencia) donde el rendimiento puede ser muy superior (ej. 8.7 W LED screw base lamp (120 V) 69–93.1 lm/W). En este caso hay alguna estimación del rendimiento del grafeno? En todo caso abriría un nuevo frente en el desarrollo de LEDs y los haría independientes de materiales raros y tóxicos.

Saludos!

Jeremías Mansilla DíazJeremías Mansilla Díaz

Claro,puede decirse que los LED son mejores actualmente, pero como indica el artículo, se está trabajando en ests tecnología que es nueva, esperemos que resulte en un avance importante.

Felipe GarciaFelipe Garcia

El grafeno es muy superior y eficente en comparacion con la luz led, pero por condiciones de mercado aun no se comercializa, es como cuando los laboratorios farmaceuticos hacen grandes inversiones en el desarrollo de un medicamento con la esperanza de recuperar la inversion en algunos años y talvez grandes utilidades que es lo que realmente les motiva a la investigacion y desarrollo de farmacos, no tanto el altruismo y otra compañia en unos pocos meses desarrolla un medicamento muy superior al de ellos pues ellos no permitiran que salga al mercado hasta no agotar su mina de ganancias es exactamente lo que pasa en la actualidad con el grafeno

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