Pour la première fois, les chercheurs ont observé expérimentalement l'émission de lumière à partir de nanorubans de graphène individuels. Ils ont démontré que des nanorubans de 7 atomes de large émettent de la lumière à une intensité élevée comparable à celle des dispositifs électroluminescents brillants fabriqués à partir de nanotubes de carbone, et que la couleur peut être réglée en ajustant la tension. Les résultats pourraient un jour conduire au développement de sources lumineuses brillantes à base de graphène.

Les chercheurs, dirigé par Deborah Prezzi au CNR-Nanoscience Institute de Modène, Italie, et Guillaume Schull à l'Université de Strasbourg en France, ont publié un article sur leurs observations de la première électroluminescence à partir de nanorubans de graphène individuels dans un récent numéro de Lettres nano .

"Généralement, les dispositifs à l'échelle moléculaire sont des systèmes fondamentaux intéressants, mais sont plutôt instables et produisent une quantité limitée de signal, " Schull a dit Phys.org . « Dans notre article, nous prouvons que des nanorubans de graphène individuels peuvent être utilisés comme intenses, sources lumineuses stables et contrôlables. Ce sont des étapes décisives vers des applications optoélectroniques dans le monde réel avec des systèmes organiques à l'échelle nanométrique. »

Bien que les excellentes propriétés électroniques du graphène aient été largement étudiées, on en sait beaucoup moins sur ses propriétés optiques. L'un des inconvénients de l'utilisation du graphène comme dispositif électroluminescent est que les feuilles de graphène n'ont pas de bande interdite optique. Cependant, des études récentes ont montré que, lorsqu'il est coupé en rubans minces de quelques atomes de large, le graphène obtient une bande interdite optique importante, ouvrant la possibilité d'émission de lumière.

Expérimentalement, il n'y a eu que quelques démonstrations d'émission de lumière à partir de nanorubans de graphène, et ceux-ci ont été limités à des ensembles de nanorubans et n'ont révélé qu'une faible émission lumineuse. Ainsi, les résultats de la nouvelle étude, qui montrent une lumière beaucoup plus brillante émise par des nanorubans de graphène individuels par rapport aux ensembles, faire allusion au potentiel inexploité passionnant des propriétés optiques du graphène.

Comme l'expliquent les chercheurs dans la nouvelle étude, ils ont utilisé une nouvelle méthode de configuration dans laquelle un nanoruban de graphène individuel relie deux électrodes métalliques, pour la première fois formant un circuit électronique. A l'aide d'une pointe de microscope, les chercheurs ont partiellement soulevé le nanoruban afin qu'il repose en partie sur le substrat et en partie en suspension. Cette configuration réduit le couplage entre le nanoruban et les électrodes qui, autrement, étoufferaient l'émission lumineuse.

Les tests ont montré que les nanorubans de graphène individuels présentent une émission optique intense pouvant atteindre 10 millions de photons par seconde, qui est 100 fois plus intense que l'émission mesurée pour les précédents dispositifs optoélectroniques monomoléculaires, et comparable à celui mesuré pour les dispositifs électroluminescents brillants constitués de nanotubes de carbone.

En outre, les chercheurs ont découvert que le décalage énergétique du pic principal change en fonction de la tension, qui fournit un moyen de régler la couleur de la lumière. Ces observations offrent également un aperçu des mécanismes sous-jacents de l'émission de lumière à partir de nanorubans de graphène individuels, que les chercheurs prévoient d'approfondir à l'avenir.

"Nous explorerons probablement l'influence de la largeur des nanorubans de graphène sur la couleur de la lumière émise, comme la largeur est censée contrôler la taille de l'espace, " Schull a déclaré. "L'impact des défauts doit également être exploré. Finalement, on devrait proposer des méthodes pour intégrer nos dispositifs de nanorubans de graphène dans des circuits plus grands. »

© 2018 Phys.org