Mga Optical na Aktibo na Gumagaling Pagalingin ang Mga Carot Nanotube

Binubuo ng isang bilugan na hexagonal lattice ng Sp2 carbon atoms, ang mga optikal na katangian ng carbon nanotubes ay maaaring mapabuti ng mga di-kasakdalan. Pinapayagan ng isang bagong landas ng reaksyon para sa pumipili na henerasyon ng mga optikong aktibong sp3 na depekto. Maaari itong maglabas ng mga solong photon sa malapit na infrared kahit sa temperatura ng kuwarto. Credit sa Larawan: Simon Settele (Heidelberg)

Nakamit ng mga siyentipiko ng Heidelberg ang pagkontrol sa depekto sa pamamagitan ng isang bagong landas ng reaksyon.

Ang mga katangian ng mga nanomaterial na nakabatay sa carbon ay maaaring mabago at idisenyo ng sinadya na pagdaragdag ng ilang mga “depekto” o depekto sa istruktura. Gayunpaman, ang hamon ay upang makontrol ang bilang at uri ng mga depekto na ito. Pagdating sa carbon nanotubes (microscopically maliit na pantubo na compound na naglalabas ng malapit na infrared na ilaw), ang mga chemist at materyal na siyentipiko sa Heidelberg University, na pinangunahan ni Prof. Dr. Jana Zaumseil, ay nagpakita na ngayon ng isang bagong pathway ng reaksyon upang paganahin ang naturang pagkontrol sa depekto. Nagdudulot ito ng mga tukoy na optikal na depekto na tinatawag na Sp3 defect, na mas maliwanag at maaaring maglabas ng mga solong poton, ibig sabihin, mga maliit na butil ng ilaw. Mahusay na paglabas ng malapit sa infrared light ay mahalaga para sa mga aplikasyon sa telecommunication at biological imaging.

Kadalasan ang mga depekto ay itinuturing na isang “masamang” bagay na negatibong nakakaapekto sa mga pag-aari ng isang materyal, ginagawa itong hindi gaanong perpekto. Gayunpaman, sa ilang mga nanomaterial tulad ng carbon nanotubes, ang mga “depekto” na ito ay maaaring maging sanhi ng isang bagay na “mabuti” at magbigay ng mga bagong pag-andar. Ang eksaktong uri ng mga depekto ay napakahalaga rito. Dahil ang mga carbon nanotube ay nagaganap din sa benzene, binubuo sila ng mga nakatiklop na layer ng isang hexagonal lattice ng sp2 carbon atoms. Ang mga guwang na tubo na ito ay tungkol sa isang nanometer ang lapad at maraming micrometers ang haba.

Sa pamamagitan ng ilang mga reaksyong kemikal, maraming mga sp2 carbon atom ng lattice ang maaaring mabago sa sp3 carbon, na matatagpuan din sa methane o brilyante. Binabago nito ang lokal na elektronikong istraktura ng carbon nanotube at nagreresulta sa isang optikong aktibong depekto. Ang mga depekto na sp3 na ito ay naglalabas ng mas maraming ilaw sa malapit na infrared at sa pangkalahatan ay mas maliwanag kaysa sa mga non-functionalized na nanotube. Dahil sa geometry ng carbon nanotubes, ang tumpak na lokasyon ng idinagdag na mga atom ng sp3 carbon ay tumutukoy sa mga katangian ng salamin sa mata ng mga depekto. “Sa kasamaang palad, sa ngayon ay may kaunting kontrol sa kung anong mga depekto ang naganap,” sabi ni Jana Zaumseil, isang propesor sa Institute of Physical Chemistry sa Heidelberg University at isang miyembro ng Center for Advanced Materials.

Ang siyentipiko at koponan ng Heidelberg kamakailan ay nagpakita ng isang bagong landas ng reaksyon ng kemikal na nagbibigay-daan sa pagkontrol sa error at pumipiling henerasyon ng isang partikular na depekto sa sp3 lamang. Ang mga optikal na depektibong ito na aktibo ay “mas mahusay” kaysa sa “mga kakulangan” na lumilitaw dati. Prof. Ang Zaumseil ay hindi lamang mas maliwanag, ngunit nagpapakita rin ng solong paglabas ng photon sa temperatura ng kuwarto. Sa prosesong ito, isang photon lamang ang inilalabas nang paisa-isang oras, isang paunang kinakailangan para sa dami ng cryptography at mataas na seguridad na telecommunication.

Prof. Ayon kay Simon Settele, isang mag-aaral sa PhD sa pangkat ng pagsasaliksik ng Zaumseil at ang unang may-akda ng papel na nag-ulat ng mga resulta, ang bagong pamamaraang pagpapaandar na ito – isang karagdagan sa nucleophilic – ay napakasimple at hindi nangangailangan ng anumang mga espesyal na kagamitan. “Nagsisimula pa lang kami upang tuklasin ang mga potensyal na aplikasyon. Maraming mga aspeto ng kemikal at photophysical ay hindi pa rin alam. Ngunit ang layunin ay upang lumikha ng mas mahusay na mga pagkukulang.”

Ang pananaliksik na ito ay isinagawa ni Prof. Bahagi ito ng “Mga Trion at sp3-Defect sa Single Wall Carbon Nanotubes for Optoelectronics” (TRIFECTs) na proyekto na pinangunahan ng Zaumseil at pinondohan ng European Research Council (ERC) ERC Consolidator Grant. Ang layunin nito ay upang maunawaan at ma-engineer ang mga elektronikong at optical na katangian ng mga depekto sa carbon nanotubes.

“Ang mga pagkakaiba-iba ng kemikal sa pagitan ng mga depekto na ito ay banayad at ang nais na pagsasaayos ng bonding ay karaniwang nangyayari lamang sa napakakaunting mga nanotube. Ang kakayahang makabuo ng isang malaking bilang ng mga nanotube na may isang tukoy na depekto at kinokontrol na mga density ng depekto na nagbibigay daan para sa electrically pumped solong mga mapagkukunan ng photon na kinakailangan para sa mga aplikasyon sa hinaharap sa dami ng cryptography pati na rin mga optoelectronic device, “sabi ni Prof. Zaumseil

Ang mga siyentista mula sa Munich Ludwig Maximilian University at Munich Quantum Science and Technology Center ay lumahok din sa pananaliksik na ito. Ang mga resulta ay nai-publish sa journal Komunikasyon sa Kalikasan.

Sanggunian: “Pagkontrol ng gawa ng tao sa maliwanag na pagsasaayos ng attachment sp3– mga depekto sa solong pader na carbon nanotubes “Simon Settele, Felix J. Berger, Sebastian Lindenthal, Shen Zhao, Abdurrahman Ali El Yumin, Nicolas F. Zorn, Andika Asyuda, Michael Zharnikov, Alexander Högele at Jana Zaumseil, 9 Abril 2021, Komunikasyon sa Kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22307-9

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

82% ng Mga Tao na Na-ospital Sa COVID-19 Bumuo ng Mga Neurological Problems

Isinasaalang-alang ang tomography ng utak. Ang mga pasyente na may mga karamdaman na nagpapahiwatig ng neurological ay kasangkot COVID-19 anim na beses na mas malamang...

“Gobsmacked” – Ang Melanie Wood ng Harvard ay Naging Unang Babae na Nanalo ng $ 1M Waterman Award sa Math

Si Melanie Wood ang unang babaeng nanalo ng isang Waterman Award sa matematika. Kredito: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer Kinikilala para sa mga...

Bagong Pagong na Natagpuan sa Huling Cretaceous ng Madagascar

Ang pagbabagong-tatag ng buhay ng Sahonachelys mailakavava, umaatake sa Madagascan na palaka tadpoles na si Belzebufo ay nagprotesta gamit ang isang espesyal na diyeta...

Natuklasan ng mga siyentista na ang loob ng Saturn – ang makapal na layer ng helium – ay nakakaapekto sa magnetic field ng mga...

Ang magnetikong patlang ni Saturn na nakikita sa itaas. Credit-Ancate Barrick / Jones Hopkins University Ginagaya ng mga mananaliksik ang mga kondisyong kinakailangan para...

Lumilikha ang mga mananaliksik ng cybersecurity ng mas mahusay na kanaryo – gamit ang AI upang lumikha ng pekeng mga dokumento

Ang bagong artipisyal na sistema ng katalinuhan ay lumilikha ng mga pekeng dokumento upang linlangin ang mga kalaban. Sa panahon ng World War II, ang...

Newsletter

Subscribe to stay updated.