Per la prima volta, i ricercatori hanno osservato sperimentalmente l'emissione di luce da singoli nanonastri di grafene. Hanno dimostrato che i nanonastri larghi 7 atomi emettono luce ad alta intensità paragonabile ai dispositivi luminosi a emissione di luce realizzati con nanotubi di carbonio, e che il colore può essere sintonizzato regolando la tensione. I risultati potrebbero un giorno portare allo sviluppo di sorgenti luminose luminose a base di grafene.

I ricercatori, condotto da Deborah Prezzi al CNR-Istituto di Nanoscienze di Modena, Italia, e Guillaume Schull all'Università di Strasburgo in Francia, hanno pubblicato un articolo sulle loro osservazioni della prima elettroluminescenza da singoli nanonastri di grafene in un recente numero di Nano lettere .

"In genere, i dispositivi su scala molecolare sono sistemi fondamentali interessanti, ma sono piuttosto instabili e producono quantità limitate di segnale, "Schull ha detto Phys.org . "Nel nostro articolo, dimostriamo che i singoli nanonastri di grafene possono essere usati come intensi, sorgenti luminose stabili e controllabili. Questi sono passi decisivi verso applicazioni optoelettroniche del mondo reale con sistemi organici su nanoscala".

Sebbene le eccellenti proprietà elettroniche del grafene siano state ampiamente studiate, molto meno si sa delle sue proprietà ottiche. Uno degli svantaggi dell'utilizzo del grafene come dispositivo emettitore di luce è che i fogli di grafene non hanno un gap di banda ottica. Però, recenti studi hanno dimostrato che, quando tagliato in nastri sottili larghi pochi atomi, il grafene ottiene un considerevole gap di banda ottica, aprendo la possibilità di emissione di luce.

Sperimentalmente, ci sono state solo poche dimostrazioni di emissione di luce da nanonastri di grafene, e questi sono stati limitati a insiemi di nanonastri e hanno rivelato solo una debole emissione di luce. Quindi i risultati del nuovo studio, che mostrano una luce molto più brillante emessa dai singoli nanonastri di grafene rispetto agli insiemi, suggeriscono l'eccitante potenziale non sfruttato delle proprietà ottiche del grafene.

Come spiegano i ricercatori nel nuovo studio, hanno utilizzato un nuovo metodo di configurazione in cui un singolo nanonastro di grafene collega due elettrodi metallici, per la prima volta formando un circuito elettronico. Usando una punta del microscopio, i ricercatori hanno parzialmente sollevato il nanonastro in modo che giacesse in parte sul substrato e in parte sospeso. Questa configurazione riduce l'accoppiamento tra il nanonastro e gli elettrodi che altrimenti estinguerebbero l'emissione di luce.

I test hanno dimostrato che i singoli nanonastri di grafene mostrano un'intensa emissione ottica fino a 10 milioni di fotoni al secondo, che è 100 volte più intensa dell'emissione misurata per i precedenti dispositivi optoelettronici monomolecolari, e paragonabile a quello misurato per i dispositivi a emissione di luce brillante realizzati con nanotubi di carbonio.

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che lo spostamento di energia del picco principale cambia in funzione della tensione, che fornisce un modo per sintonizzare il colore della luce. Queste osservazioni offrono anche informazioni sui meccanismi alla base dell'emissione di luce dai singoli nanonastri di grafene, che i ricercatori intendono approfondire in futuro.

"Probabilmente esploreremo l'influenza della larghezza dei nanonastri di grafene sul colore della luce emessa, poiché la larghezza dovrebbe controllare la dimensione del divario, " Schull ha detto. "Anche l'impatto dei difetti dovrebbe essere esplorato. Infine, si dovrebbero proporre metodi per integrare i nostri dispositivi a nanonastri di grafene in circuiti più grandi".

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