Badacze ze Stanów Zjednoczonych i Korei Południowej pobudzili do świecenia grafen – krystaliczną siatkę z atomów węgla. W ten sposób udało się stworzyć najcieńsze żarówki świata. Na wykorzystanie tej technologi w naszych domach nie przyjdzie nam długi czekać – jeszcze w tym roku mają pojawić się w sprzedaży pierwsze tradycyjne żarówki z grafenu.
Następca LEDowych żarówek ma zredukować o 10 % zużycie prądu i ma mieć o wiele dłuższą żywotność, ponieważ materiał, z którego będzie wykonywany ma bardzo dobre przewodnictwo elektryczne. Jak na tak innowacyjne rozwiązanie, żarówki z żarnikiem grafenowm nie będą wcale drogie, bo koszt ich produkcji będzie podobny lub nawet nieco niższy niż produkcja żarowek LED.
Na czym polega działanie tego nowego źródła światła? Całość stanowi układ oparty o grafen działający na porównywanych zasadach co żarnik w żarówkach – rozgrzewa się do takiego stopnia, że aż świeci. Widoczne światło wytwarzane jest przez źródło o grubości zaledwie jednego atomu. Podłączony do metalowych elektrod cienki arkusz grafenu, rozgrzany do temperatury ok. 2500°C emituje jasne, dobrze widoczne światło.
Czy rozgrzany do temperatury 2,5 tys. stopni C grafen jest bezpieczny? Czy nie stopi na przykład podłoża? Specyficzne właściwości garfenu sprawiają, że im bardziej on się rozgrzewa tym słabiej przewodzi ciepło. Cała wysoko temperatura zostaje „uwięziona” w małym fragmencie struktury krystalicznej. Z tego też względu ani elektrody, ani podłoże nie topią się. Zaś światło uzyskane przez grafen jest tak intensywne, że jest widoczne gołym okiem bez dodatkowego wzmocnienia. Ponadto, koncentracja ciepła w jednym miejscu czyni cały system bardziej efektywnym.
Zasadniczy postęp w pracach nad grafenową żarówką polegał na rezygnacji z dotychczas stosowanego umieszczania grafenu nad powierzchniami rozpraszającymi większość emitowanego ciepła. Ponadto, umieszczenie pod grafenem krzemu, który odbija emitowane światło, pozwala na łatwą zmianę parametrów świetlnych żarówki, a to poprzez zwykłe odsuwanie i przysuwanie grafenowego paska do krzemu.
Jakie jeszcze inne zalety i właściwości ma nowy typ emitera światła? Technologia jest nie tylko najcieńsza, ale również transparentna, co pozwala na jej ewentualne wykorzystanie w przezroczystych wyświetlaczach. Naukowcy twierdzą, że nowy typ żarówki zintegrowany z układami elektronicznymi będzie doskonale nadawał się do tworzenia ultracienkich, przezroczystych, a nawet elastycznych ekranów.
Oparty o grafen tranzystor, działający na zasadach żarnika w żarówce, może okazać się przełomowy dla prac nad procesorami optycznymi, w których impulsy światła są wykorzystywane do błyskawicznego przetwarzania i transmisji informacji cyfrowej. Optyczne układy scalone, które zamiast prądu elektrycznego wykorzystują światło, mają bardzo obiecujące właściwości, dzięki czemu mogą zwiększać swoją wydajność względem elektrycznych odpowiedników, zachowując przy tym niewielki rozmiar.
Wśród innych pomysłów na wykorzystanie najcieńszej żarówki pojawiają się także takie propozycje jak zastosowanie w płytach grzejnych na przykład do badania reakcji chemicznych. Zdaniem naukowców pełne wykorzystanie właściwości grafenu pozwoli na uzyskanie światła 1000 razy bardziej intensywnego. Gdy uda się do tego doprowadzić wykorzystanie praktyczne tej technologi w elektronice użytkowej czy w badaniach naukowych stanie się realne.
Czy zatem grafen zrewolucjonizuje branżę oświetleniową? Tego nie można stwierdzić. Jedno jest pewne – jest to ważny krok w pracach nad komputerami optycznymi.
Artykuł przygotowano we współpracy z seltrade.pl/zrodla-swiatla-zarowki