Αρχική > Τύπος > Optically active defects improve carbon nanotubes: Heidelberg scientists achieve defect control with a new reaction pathway
The optical properties of carbon nanotubes, which consist of a rolled-up hexagonal lattice of sp2 carbon atoms, can be improved through defects. A new reaction pathway enables the selective creation of optically active sp3 defects. These can emit single photons in the near-infrared even at room temperature. CREDIT Simon Settele (Heidelberg) |
Περίληψη:
The properties of carbon-based nanomaterials can be altered and engineered through the deliberate introduction of certain structural “imperfections” or defects. The challenge, however, is to control the number and type of these defects. In the case of carbon nanotubes – microscopically small tubular compounds that emit light in the near-infrared – chemists and materials scientists at Heidelberg University led by Prof. Dr Jana Zaumseil have now demonstrated a new reaction pathway to enable such defect control. It results in specific optically active defects – so-called sp3 defects – which are more luminescent and can emit single photons, that is, particles of light. The efficient emission of near-infrared light is important for applications in telecommunication and biological imaging.
Τα οπτικά ενεργά ελαττώματα βελτιώνουν τους νανοσωλήνες άνθρακα: Οι επιστήμονες της Χαϊδελβέργης επιτυγχάνουν έλεγχο ελαττωμάτων με μια νέα πορεία αντίδρασης
Heidelberg, Germany | Posted on April 9th, 2021
Usually defects are considered something “bad” that negatively affects the properties of a material, making it less perfect. However, in certain nanomaterials such as carbon nanotubes these “imperfections” can result in something “good” and enable new functionalities. Here, the precise type of defects is crucial. Carbon nanotubes consist of rolled-up sheets of a hexagonal lattice of sp2 carbon atoms, as they also occur in benzene. These hollow tubes are about one nanometer in diameter and up to several micrometers long.
Through certain chemical reactions, a few sp2 carbon atoms of the lattice can be turned into sp3 carbon, which is also found in methane or diamond. This changes the local electronic structure of the carbon nanotube and results in an optically active defect. These sp3 defects emit light even further in the near-infrared and are overall more luminescent than nanotubes that have not been functionalised. Due to the geometry of carbon nanotubes, the precise position of the introduced sp3 carbon atoms determines the optical properties of the defects. “Unfortunately, so far there has been very little control over what defects are formed,” says Jana Zaumseil, who is a professor at the Institute for Physical Chemistry and a member of the Centre for Advanced Materials at Heidelberg University.
The Heidelberg scientist and her team recently demonstrated a new chemical reaction pathway that enables defect control and the selective creation of only one specific type of sp3 defect. These optically active defects are “better” than any of the previously introduced “imperfections”. Not only are they more luminescent, they also show single-photon emission at room temperature, Prof. Zaumseil explains. In this process, only one photon is emitted at a time, which is a prerequisite for quantum cryptography and highly secure telecommunication.
According to Simon Settele, a doctoral student in Prof. Zaumseil’s research group and the first author on the paper reporting these results, this new functionalisation method – a nucleophilic addition – is very simple and does not require any special equipment. “We are only just starting to explore the potential applications. Many chemical and photophysical aspects are still unknown. However, the goal is to create even better defects.”
This research is part of the project “Trions and sp3-Defects in Single-walled Carbon Nanotubes for Optoelectronics” (TRIFECTs), led by Prof. Zaumseil and funded by an ERC Consolidator Grant of the European Research Council (ERC). Its goal is to understand and engineer the electronic and optical properties of defects in carbon nanotubes.
“The chemical differences between these defects are subtle and the desired binding configuration is usually only formed in a minority of nanotubes. Being able to produce large numbers of nanotubes with a specific defect and with controlled defect densities paves the way for optoelectronic devices as well as electrically pumped single-photon sources, which are needed for future applications in quantum cryptography,” Prof. Zaumseil says.
###
Also involved in this research were scientists from Ludwig Maximilian University of Munich and the Munich Center for Quantum Science and Technology. The results were published in the journal “Nature Communications”.
####
Για περισσότερες πληροφορίες, πατήστε εδώ
Επαφές:
Prof. Dr Jana Zaumseil
49-622-154-5065
Copyright © University of Heidelberg
Εάν έχετε ένα σχόλιο, παρακαλώ Επικοινωνία και εμείς με χαρά θα σας εξυπηρετήσουμε.
Οι εκδότες δελτίων ειδήσεων, όχι η 7th Wave, Inc. ή η Nanotechnology Now, είναι αποκλειστικά υπεύθυνες για την ακρίβεια του περιεχομένου.
Σχετικοί Σύνδεσμοι |
Σχετικά Νέα |
Νέα και πληροφορίες
Graphene: Όλα υπό έλεγχο: Η ερευνητική ομάδα επιδεικνύει μηχανισμό ελέγχου για κβαντικό υλικό Απρίλιος 9th, 2021
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
Πιθανά μέλλοντα
Graphene: Όλα υπό έλεγχο: Η ερευνητική ομάδα επιδεικνύει μηχανισμό ελέγχου για κβαντικό υλικό Απρίλιος 9th, 2021
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
Νανοσωλήνες / Buckyballs / Fullerenes / Nanorods
Οι νανοσωλήνες Graphene κερδίζουν έλξη στην αγορά αυτοκινήτων: η OCSiAl επιβεβαιώνει τη συμμόρφωση με το IATF 16949 Μαρτίου 9th, 2021
Οι ερευνητές νανοϋλικών στη Φινλανδία, τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Κίνα έχουν δημιουργήσει έναν χρωματικό άτλαντα για 466 μοναδικές ποικιλίες νανοσωλήνων άνθρακα μονής τοιχώματος. Δεκέμβριος 14th, 2020
Οι χημικοί ρίχνουν μια ματιά στο νέο φθορισμό: Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου Ράις ανακαλύπτουν καθυστερημένο φαινόμενο στους νανοσωλήνες άνθρακα Δεκέμβριος 3rd, 2020
Σύνθεση οργανοφιλικών νανοσωλήνων άνθρακα με εκπομπές πολλαπλών ζωνών από φύλλα ντομάτας Αύγουστος 21st, 2020
Ανακαλύψεις
Graphene: Όλα υπό έλεγχο: Η ερευνητική ομάδα επιδεικνύει μηχανισμό ελέγχου για κβαντικό υλικό Απρίλιος 9th, 2021
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
Ανακοινώσεις
Graphene: Όλα υπό έλεγχο: Η ερευνητική ομάδα επιδεικνύει μηχανισμό ελέγχου για κβαντικό υλικό Απρίλιος 9th, 2021
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
Ένας νέος παράγοντας για τις ασθένειες του εγκεφάλου: mRNA Απρίλιος 9th, 2021
Συνεντεύξεις / Κριτικές βιβλίων / Δοκίμια / Αναφορές / Podcast / Περιοδικά / Λευκές βίβλοι / Αφίσες
Graphene: Όλα υπό έλεγχο: Η ερευνητική ομάδα επιδεικνύει μηχανισμό ελέγχου για κβαντικό υλικό Απρίλιος 9th, 2021
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
- ενεργός
- εφαρμογές
- Απρίλιος
- άρθρο
- άτλας
- αυτοκινήτων
- άνθρακας
- CGI
- πρόκληση
- χημική ουσία
- χημεία
- Χημικοί
- Κίνα
- Διαβιβάσεις
- Συμμόρφωση
- περιεχόμενο
- Συμβούλιο
- Covid-19
- μονάδες
- κρυπτογράφηση
- Συσκευές
- ασθένειες
- Η κ
- Ηλεκτρονική
- εκπομπή
- μηχανικός
- εξοπλισμός
- ευρωπαϊκός
- Όνομα
- κεφαλαιοποιητικό
- μελλοντικός
- γεωμετρία
- Germany
- gif
- Χρυσό
- καλός
- Group
- εδώ
- HTTPS
- Απεικόνιση
- Α.Ε.
- πληροφορίες
- συμμετέχουν
- IT
- large
- οδηγήσει
- Led
- φως
- τοπικός
- Μακριά
- Κατασκευή
- Μάρτιος
- αγορά
- υλικά
- μεθάνιο
- μειονότητα
- Μόναχο
- νανοτεχνολογία
- καθαρά
- νέα
- αριθμοί
- Χαρτί
- σχέδιο
- Quantum
- αντίδραση
- αντιδράσεις
- Δελτία
- έρευνα
- ερευνητική ομάδα
- Αποτελέσματα
- SARS-CoV-2
- Επιστήμη
- Επιστήμη και Τεχνολογία
- επιστήμονες
- Αναζήτηση
- Κοινοποίηση
- Απλούς
- small
- So
- Εκκίνηση
- Μελών
- Φοιτητής
- στόχος
- Τεχνολογία
- Θεραπευτικός
- ώρα
- Ενωμένος
- United States
- πανεπιστήμιο
- us
- ιός
- WAVE
- Ο ΟΠΟΊΟΣ
- Yahoo