电力新闻电源从悬浮石墨烯材料发出可见光的光学(左)和显微(右)图像。由美国哥伦比亚大学、韩国首尔国立大学、韩国标准与科学研究院的研究人员组成的科学家团队创造出世界上最微小的石墨烯灯泡

从悬浮石墨烯材料发出可见光的光学(左)和显微(右)图像。由美国哥伦比亚大学、韩国首尔国立大学、韩国标准与科学研究院的研究人员组成的科学家团队创造出世界上最微小的石墨烯灯泡

2015-06-18 10:11:18 · 澎湃新闻阅读：693

从悬浮石墨烯材料发出可见光的光学(左)和显微(右)图像。

由美国哥伦比亚大学、韩国首尔国立大学、韩国标准与科学研究院的研究人员组成的科学家团队创造出世界上最微小的石墨烯灯泡。

这群科学家用一小块石墨烯灯丝作为金属电极导电，厚度只有碳原子直径大小。接通电流之后，灯泡亮起。尽管灯丝是由碳原子厚度的二维材料石墨烯的平面薄膜构成，但是肉眼可见。

石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，熔点高达2500℃，电阻率小于铜和银，是非常高效的电极材料。

参与者之一哥伦比亚大学科学家詹姆斯˙豪恩(James Hone)表示，“理论上，我们已经创造出世界上最薄最微小的灯泡，为未来制造透明触控屏幕、光板奠定了基础。”

首尔大学丹尼尔˙帕克˙崔(Yun Daniel Park)教授则表示，爱迪生最初发明白炽灯时也是使用炭化后的竹丝作为灯丝，直到后来发现钨丝，才代替了炭丝。

此前研究人员尝试过多种不同的技术方案，但从未能将最为古老也最为简单的人工光源——白炽灯泡集成到芯片表面。

原因很简单，白炽灯泡的灯丝必须具有极高的温度才能发光——达到上千摄氏度，只有达到这样的温度下它才能在可见光波段发光，但芯片结构中微观尺度下的金属丝是无论如何也无法承受这样的高温的。

除此之外，高温灯丝向周围区域产生的热量传导极其高效，这将导致其周围区域温度迅速上升，破坏芯片结构，因而在技术上几乎无法实现。

通过测量石墨烯材料光源的光谱，研究组可以测算出其温度约为2500摄氏度左右，足以使其发出明亮的可见光。这项研究的第一作者、哥伦比亚大学霍恩教授小组的博士后金德勇(音译：Young Duck Kim)称，“从这一单原子厚度的石墨烯材料发出的可见光强度很高，甚至不需要使用任何放大设备，直接用裸眼就能看到。”

石墨烯能够实现如此高温却不会导致周围材料或金属电极的熔化，则是由于其具有的另外一项有趣特性——随着石墨烯材料的升温，它逐渐成为热的不良导体。这就意味着它具有将高温局限在一个非常小的“热点”区域内的性质。

参与这项研究工作的一名韩国标准与科学研究院高级研究员说：“在最高的温度下，电子温度远高于石墨烯晶格的声振动模式，因此只需要较少的能量便能实现可见光波段发光。这些独特的热性质让石墨烯材料加热到相当于太阳表面一半的温度，却能实现比传统灯丝材料高出1000倍的发光效率。”

目前，该团队正开展进一步研究工作，以期提高这项技术的表现。比如光源可以实现迅速地开关操作，以符合光的传输要求。另外，也需要开发相应的技术，使其能够整合到可折叠的底层材料上。

霍恩说：“对于开发这种材料的各项用途，我们才刚刚开了个头。比如这项技术可以被用来开发微型加热板，它可以瞬间加热到数千摄氏度，以帮助进行高温化学反应或催化作用的研究。”

原标题:科学家用石墨烯造出最薄灯泡，仅一个原子厚、可耐两千度高温

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