ساخت LED های نسل جدید به کمک گرافین
هم اکنون تمامی دیود های منتشر کننده نور که آن ها را با نام LED(light-emitting diodes) می شناسیم تنها یک رنگ از نور های مختلف را از خود ساطع می کنند , گفتنی است این نور خاص قبلا در کارخانه و در زمان ساخت این LED ها معین شده است. لازم به ذکر بوده که تنظیم رنگ نور ساطع شده از LED ها با وجود تمامی تلاش های انجام شده در این زمینه تا کنون میسر نشده است.
اما محققان در آزمایش های اخیر خود نشان داده اند که نه تنها LED ها را می توان برای انتشار دادن رنگ های مختلف نور تنظیم کرد بلکه با تنظیم کردن آن ها می توان چنین کاری را برای تمامی طیف های مرئی نور از رنگ آبی با طول موج 450 نانومتر گرفته تا رنگ قرمز که طول موج 750 نانومتری دارد انجام داد. گفتنی است رنگ هایی مثل آبی تیره و بنفش جزو رنگ های استثنا قرار دارند که نمی توان آن ها را بازتاب داد.
استفاده از گرافین کلید ساخت LED هایی است که می توانند رنگ های مختلف را تنظیم کنند (گرافین دقیقا همان ماده ای است که محققان از آن در زمینه های متنوع علمی همانند ساخت باتری های مختلف , صفحات خورشیدی و حتی مواد نیمه رسانا در حال استفاده کردن هستند.). با وجود نتایج مثبت بدست آمده از مصرف گرافین در زمینه های ذکر شده تا کنون سخنی از ساخت LED بر پایه گرافین به میان نیامده بود.
این LED ها مزایایی همچون کیفیت بالاتر تصویر , تنظیم رنگ پس زمینه تلویزیون و گوشی های همراه و همچنین پتانسیل بالایی جهت تولید دستگاه های فوتونیک که بر پایه گرافین ساخته خواهند شد ایجاد می نمایند.
ترکیب دو گونه مختلف از گرافین
محققان به سرپرستی پروفسور تیان لینگ رن از دانشگاه تی سینگو بیجینگ مواد ساطع کننده نور را از دو گونه مختلف گرافین تولید کردند. این گونه های مختلف یکی اکسید گرافین است که از ماده ارزان قیمت گرافیت ساخته می شود و دیگری اکسید کاهش یافته گرافین که از اکسید تازه گرافین حاصل شده است. در فصل مشترک اکسید گرافین و اکسید کاهش یافته آن گونه ای خاص از اکسید گرافین نسبتا کاهش یافته وجود دارد که از خواص نوری , فیزیکی و شیمیایی مشابه هر دوی این مواد برخوردار است. مهم ترین و برجسته ترین ویژگی ترکیب شده این سری از لایه های مشترک گرافین های اکسید شده داشتن سطوح انرژی مجزا است که در نهایت اجازه ساطع نمودن نور با انرژی ها و رنگ های متفاوتی را فراهم می سازد.
وقوع چنین پدیده ای بسیار شگفت آور است زیرا اکسید گرافین و اکسید کاهش یافته (و حتی هر فرم دیگری از گرافین) آن هیچکدام توانایی ساطع کردن نور را ندارند. این امر به علت نداشتن هیچ گونه فضای مناسبی برای الکترون ها در میان سطوح بوده زیرا آن ها با جهش از یک سطح به سطح دیگر انرژی الکتریسیته تولید کرده و یا از خود نور ساطع می کنند. گفتنی است فاصله میان سطوح مختلف در اکسید گرافین به شدت زیاد بوده در حالی که در اکسید کاهش یافته آن این فاصله چیزی نزدیک به صفر است.
به جای داشتن فاصله ای میان سطوح در جایی بین اکسید و اکسید کاهش یافته گرافین , اکسید کاهش یافته میانی در نتیجه چگونگی اختلاط و نه به خاطر انتقال آرام , از فواصل متناسب و متوسطی در فرم اکسید کاهش یافته نانو کلاستر که در میان لایه های اکسید گرافین وجود داشته , برخوردار است. به علت اینکه این اکسید های کاهش یافته نانو کلاستر به اندازه ها و درجات متفاوتی در سطوح مشترک کاهش یافته اند تغییراتی در سطوح انرژی خود و در نور ساطع شده نشان می دهند. گفتنی است این سظوح انرژی می توانند به راحتی با تغییر ولتاژ اعمالی مدوله شوند.
پیش بینی های اقتصادی در مورد این پروژه
LED های ساخته شده بر پایه گرافین که دارای قابلیت تنظیم رنگ بوده می توانند ایده ساخت تکنولوژی های تصویری که در برگیرنده طیف مرئی نور هستند را گسترش داده و سهم بزرگی در پیشرفت تکنولوژی در این زمینه ایفا کنند.
در حالی که LED های معمولی تنها قادر هستند که طول موج مشخصی از نور را ساطع کنند و باید ترکیبی از رنگ های قرمز سبز و آبی را شامل شوند LED های ساخته شده از گرافین که توانایی تنظیم رنگ های مختلف را داشته می توانند با استفاده از تمامی رنگ ها و با شیوه ای ساده تصویری با کیفیت بالا ارائه نمایند. گفتنی است وسایل الکترونیکی مورد استفاده در پزشکی و همچنین طیف وسیعی از مصرف کنندگان وسایل خانگی می توانند از این تکنولوژی بهره مند شوند.
محققان پیش بینی می نمایند که به علت دقت و کیفیت تنظیم رنگ , ظرافت و کم جا بودن و همچنین به روز بودن شیوه تولید , این LED ها موفقیت بزرگی از لحاظ اقتصادی برای تولید کنندگان به شمار روند.
No tags for this post.
