(Nanowerk-Neuigkeiten) Eine flache Schicht aus Atomen kann als eine Art Antenne fungieren, die Licht absorbiert und seine Energie hineinleitet Kohlenstoff-Nanoröhren, wodurch sie hell leuchten („Resonanter Exzitonentransfer in gemischtdimensionalen Heterostrukturen zur Überwindung von Dimensionsbeschränkungen in optischen Prozessen“). Dieser Fortschritt könnte die Entwicklung winziger künftiger lichtemittierender Geräte unterstützen, die Quanteneffekte nutzen. Kohlenstoffnanoröhren ähneln sehr dünnen Hohldrähten mit einem Durchmesser von nur etwa einem Nanometer. Sie können auf verschiedene Weise Licht erzeugen. Beispielsweise kann ein Laserpuls negativ geladene Elektronen im Material anregen und positiv geladene „Löcher“ hinterlassen. Diese gegensätzlichen Ladungen können sich zu einem energetischen Zustand zusammenschließen, der als Exziton bekannt ist und relativ weit entlang einer Nanoröhre wandern kann, bevor er seine Energie als Licht abgibt. Im Prinzip könnte dieses Phänomen ausgenutzt werden, um hocheffizient zu machen nanoskalig lichtemittierende Geräte. Leider gibt es drei Hindernisse bei der Verwendung eines Lasers zur Erzeugung von Exzitonen in Kohlenstoffnanoröhren. Erstens ist ein Laserstrahl typischerweise 1,000-mal breiter als ein Nanoröhrchen, sodass nur sehr wenig seiner Energie tatsächlich vom Material absorbiert wird. Zweitens müssen die Lichtwellen perfekt auf die Nanoröhre ausgerichtet sein, um ihre Energie effektiv abzugeben. Schließlich können die Elektronen in einer Kohlenstoffnanoröhre nur ganz bestimmte Lichtwellenlängen absorbieren. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wandte sich ein Team unter der Leitung von Yuichiro Kato vom RIKEN Nanoscale Quantum Photonics Laboratory einer anderen Klasse von Nanomaterialien zu, den sogenannten 2D-Materialien. Diese flachen Schichten sind nur wenige Atome dick, können aber viel breiter sein als ein Laserstrahl und können Laserimpulse weitaus besser in Exzitonen umwandeln. Eine atomar dünne Flocke aus Wolframdiselenid dient als Reservoir für Exzitonen, die aus Elektronen (rot) und Löchern (blau) bestehen. Diese Exzitonen gelangen schnell in eine schmale Kohlenstoffnanoröhre, die über einem Graben hängt. (Bild: RIKEN Nanoscale Quantum Photonics Laboratory) Die Forscher züchteten Kohlenstoffnanoröhren über einem Graben, der aus einem isolierenden Material geschnitzt wurde. Anschließend platzierten sie eine atomar dünne Flocke aus Wolframdiselenid auf den Nanoröhren. Wenn Laserpulse auf diese Flocke trafen, erzeugten sie Exzitonen, die sich in die Nanoröhre und entlang ihrer Länge bewegten, bevor sie Licht mit einer längeren Wellenlänge als der Laser freisetzten. Es dauerte nur eine Billionstelsekunde, bis jedes Exziton den Raum passierte 2D-Material in die Nanoröhre. Durch das Testen von Nanoröhren mit einer Reihe unterschiedlicher Strukturen, die entscheidende Energieniveaus innerhalb des Materials beeinflussen, identifizierten die Forscher ideale Nanoröhrenformen, die die Übertragung von Exzitonen aus dem 2D-Material erleichtern. Basierend auf diesem Ergebnis beabsichtigen sie, Bandtechnik – ein nützliches Konzept in der Halbleitertechnik – zu nutzen, um Geräte mit überlegenen Eigenschaften auf der atomar dünnen Skala zu realisieren. „Wenn Band Engineering auf niedrigdimensionale Halbleiter angewendet wird, werden voraussichtlich neue physikalische Eigenschaften und innovative Funktionalitäten entstehen“, sagt Kato. „Wir hoffen, dieses Konzept für die Entwicklung nutzen zu können photonisch und optoelektronisch Geräte, die nur wenige Atomschichten dick sind“, fügt Kato hinzu. „Wenn wir sie auf die atomar dünne Grenze verkleinern können, erwarten wir die Entstehung neuartiger Quanteneffekte, die für die Zukunft nützlich sein könnten Quantentechnologien"

• SEO-gestützte Content- und PR-Distribution. Holen Sie sich noch heute Verstärkung.
• PlatoData.Network Vertikale generative KI. Motiviere dich selbst. Hier zugreifen.
• PlatoAiStream. Web3-Intelligenz. Wissen verstärkt. Hier zugreifen.
• PlatoESG. Kohlenstoff, CleanTech, Energie, Umwelt, Solar, Abfallwirtschaft. Hier zugreifen.
• PlatoHealth. Informationen zu Biotechnologie und klinischen Studien. Hier zugreifen.
• Quelle: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64906.php