Новый микроскопический источник света

В IBM Research изобрели микроскопический источник света на основе углеродных нанотрубок, который в 1000 раз ярче светодиодов. Сделанное открытие может привести к лучшему пониманию процессов взаимодействия между электронами и дырками (активными носителями положительного заряда) в электропроводящих материалах или в тонкой среде, утверждает участница исследований Цзя Чэнь. Такой свет может использоваться также для оптических исследований на уровне отдельных молекул — что до сих пор было невозможно из-за эффекта дифракции при малых масштабах. «Это новый способ получения яркого света в маломерных материалах. В будущем мы сможем создавать тонкие лучи для наномасштабных оптических исследований», — говорит Чэнь, которая работала над этим открытием больше года.

Исследование IBM нацелено на создание эффективных способов преобразования электронных сигналов в оптические и наоборот. Несовместимость между полупроводниковыми материалами и оптикой служила препятствием для производителей микросхем, но углеродные нанотрубки оказались превосходным проводником для сигналов обоих типов.

IBM принципиально изменила основной процесс преобразования электронов в фотоны. В прошлом ученые выстреливали электроны и дырки навстречу друг другу, и когда те встречались в трансмиттере, они аннигилировали, испуская фотон — по словам Чэнь, это очень неэффективный процесс. Теперь вместо носителей двух типов используются носители только одного типа. «Достаточно просто впустить в трансмиттер электрон или дырку. Затем, правда, нужно сгенерировать электрон в дырке, так как для получения фотона все равно требуются оба заряда. Для этого мы создаем в нанотрубках сильное локальное электрическое поле. Оказываясь в этом поле, введенный носитель ускоряется до энергии, достаточной для генерации пары электрон-дырка».

Сильное взаимодействие в этой паре приводит к излучению фотонов без потери энергии в виде тепла. В макро-материалах типа графита взаимодействие было бы в 10-100 раз слабее, говорит Чэнь. «Это метод работает без потери энергии», — утверждает она.

Исследовательское подразделение IBM опубликовало 25-страничный труд на эту тему. Основные положения этого документа излагаются в текущем номере журнала Science.

Разделы: