گرافین جایگزین تنگستن در لامپ ها می شود
گرافین از خانواده کربن است که به علت سختی بیش از اندازه اش از فولاد سخت تر و همچنین به علت حالت مولوکولی خود شکل پذیرتر از مس است. تولید نور از دیگر ویژگی هایی است که محققان در حال اضافه کردن به مزایا و کاربرد های این ماده گرانبها هستند.
محققان با تولید یک ترانزیستور ساخته شده از گرافین که از خود همانند رشته های نوری لامپ های عادی نور ساطع می کند قدم در راه استفاده از این ماده جهت تولید روشنایی گذاشتند. به گفته جیمز هون، مهندس مکانیک دانشگاه کلمبیا در نیویورک این ترانسیزتور نازک ترین و در عین حال کم حجم ترین لامپ دنیا خواهد بود.
دانشمندان سال هاست قصد دارند لامپ های کوچکی تولید کنند که با قرارگیری روی چیپ ها و با استفاده از جریانی موسوم به جریان فوتونیک به جای جریان الکتریسیته روشنایی تولید می کند. گفتنی است مشکل همیشگی بر سر استفاده از رشته های نوری , حرارت و دمایی است که این رشته ها باید برای تولید نور به آن دست یابند , اما استفاده از گرافین با وجود ظریف بودن و کارایی بسیار بالا می تواند راه گشای مصرف این مواد در تولید نور با وجود حرارت بسیار بالا باشد.
تولید نور از گرافین
زمانی که جریان الکتریسیته از رشته های نوری لامپ های عادی عبور می کند )رشته هایی که معمولا از جنس تنگستن هستند) باعث بالا رفتن حرارت این رشته ها به میزان بسیار زیاد می شود. الکترون هایی که از داخل این رشته ها در حال عبور کردن هستند با الکترون های موجود در اتم های رشته نوری برخورد و به آن ها انرژی زیادی منتقل می کنند. این الکترون ها پس از برخورد به سطح انرژی پیشین خود باز می گردند و حین بازگشت از خود فوتون (نور) ساطع می کنند. عبور جریان با ولتاژ کافی باعث رسیدن درجه حرارت رشته نوری به 3000 درجه سلسیوس می شود که به علت وجود این حرارت بالا هوای داخل حباب می باید تخلیه شده و یا داخل آن با گاز هایی همچون تنگستن پر شود, زیرا تنگستن در حضور هوا به سادگی با اکسیژن واکنش داده , سوخته و از بین می رود.
در مطالعات اخیر محققان از رشته های گرافین با ضخامت چند میکرون و طولی به اندازه 6.5 تا 14 میکرون که همانند پلی سیلیکونی عمل می کنند استفاده کردند (یک میکرون یک میلیونیوم متر است و هر تار مو ضخامتی به اندازه 90 میکرون دارد.). در انتهای هر کدام از رشته های گرافین یک الکترود قرار داده شد و محققان مشاهده کردند که با عبور جریان الکتریسیته این نوار های بسیار نازک همانند آنچه که در تنگستن روی می داد از خود نور ساطع کردند.
به گفته میونگ هو بو یکی ازمحققان این طرح به دام انداختن گرما در داخل لامپ باعث عملکرد بهتر آن در ایجاد روشنایی می شود. دمای الکترون هایی که حرارت بالایی دارند و در مرکز گرافین واقع شده اند به 4940 درجه سلسیوس می رسد این در حالی است که دمای شبکه گرافین همچنان 3140 درجه سلسیوس باقی می ماند. این امر باعث می شود تا یک کانون گرمایی در مرکز گرافین بوجود بیاید و تمرکز انتشار نور در این محل بیشتر از سایر نقاط شود که باز هم منجر به افزایش کارایی این سیستم خواهد شد. پس با توجه به این مسئله الکترود های موجود در دو سر این سیستم دما های کمتری را تجربه خواهند کرد و در اثر عبور جریان ذوب نمی شوند.
ماهیت گرافین بسیار ساده است اما کشف و استفاده از این ماده پس از چندین سال تحقیق و کاوش میسر شد. گفتنی است کشف مکانیزم اصلی این ماده 5 سال به طول انجامید.
No tags for this post.
