由挪威科技大學(xué)電子系統(tǒng)部門教授Helge Weman和Bj?rn-Ove Fimland領(lǐng)導(dǎo)的納米研究小組成功地用發(fā)射紫外線的納米材料制造發(fā)光二極管或LED，這是第一次有人在石墨烯表面制造出紫外線，已經(jīng)證明這是可能的，這真的令人興奮。

研究人員創(chuàng)造了一種新的電子元件，它有潛力成為一種商業(yè)產(chǎn)品。它是無毒的，而且可能比現(xiàn)在的熒光燈更便宜、更穩(wěn)定、更耐用。如果成功地使二極管更高效、更便宜，很容易想象這種設(shè)備將在人們的家中變得司空見慣，這將大大增加市場潛力。

危險(xiǎn)但很有用

雖然保護(hù)我們免受過多的太陽紫外線輻射很重要，但紫外線也有非常有用的特性。這特別適用于波長在100-280納米之間的紫外光，稱為UVC光，它對殺滅細(xì)菌和病毒的能力特別有用。幸運(yùn)的是，來自太陽的危險(xiǎn)紫外線被臭氧層和氧氣困住，無法到達(dá)地球。但是制造UVC光是有可能的，它可以用來清潔表面和醫(yī)院設(shè)備，或者凈化水和空氣。現(xiàn)在的問題是很多紫外線燈都含有汞，聯(lián)合國2017年生效的《水俁公約》(Minamata Convention)規(guī)定了逐步淘汰汞開采、減少汞使用的措施。該公約是以日本一個(gè)漁村命名的，上世紀(jì)50年代，該漁村居民因工廠排放的汞而中毒。

基于石墨烯

一層石墨烯被放置在玻璃上，形成了研究人員的新二極管襯底，該二極管可以產(chǎn)生紫外線。石墨烯是一種由單層碳原子組成的超強(qiáng)超薄晶體材料，研究人員已經(jīng)成功地在石墨烯晶格上生長出氮化鎵鋁納米線。這一過程是在高溫真空室中進(jìn)行，其中鋁和鎵原子直接沉積或生長在石墨烯襯底上，具有高精度和氮?dú)獾入x子體的存在。這個(gè)過程被稱為分子束外延(MBE)，在日本進(jìn)行，NTNU的研究團(tuán)隊(duì)與東京上智大學(xué)的Katsumi Kishino教授合作。

有光

生長完樣品后，它被運(yùn)送到NTNU納米實(shí)驗(yàn)室，在那里，研究人員在石墨烯和納米線上與金和鎳進(jìn)行金屬接觸，當(dāng)能量通過石墨烯和納米線傳輸時(shí)，它們會(huì)發(fā)出紫外線。石墨烯對所有波長的光都是透明的，納米線發(fā)出的光穿透石墨烯和玻璃，這是令人興奮能夠結(jié)合納米材料和創(chuàng)造功能。

數(shù)百萬美元的市場

一項(xiàng)分析計(jì)算出，從現(xiàn)在到2023年，UVC產(chǎn)品市場將增加60億挪威克朗，約合7億美元。對這類產(chǎn)品日益增長的需求，以及汞的逐步淘汰，預(yù)計(jì)將使市場每年增長近40%。同時(shí)獲得博士學(xué)位，在NTNU的研究中，H?iaas正在CrayoNano工業(yè)平臺(tái)上使用相同的技術(shù)，該公司是NTNU納米研究小組的副產(chǎn)品。

更便宜更省電

UVC發(fā)光二極管已經(jīng)可以取代熒光燈，但克雷奧納諾的目標(biāo)是創(chuàng)造出更節(jié)能、更便宜的二極管。據(jù)該公司稱，目前UV led價(jià)格昂貴的一個(gè)原因是其基材是由昂貴的氮化鋁制成，石墨烯制造成本更低，對LED二極管的材料要求更低。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自: 挪威科技大學(xué)

參考期刊文獻(xiàn):《納米快報(bào)》

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04607

圖片:?AlexanderAlUS/Wikipedia/CC BY-SA 3.0

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