Az optikailag aktív hibák javítják a szén nanocsöveket: A heidelbergi tudósok új reakcióúttal érik el a hibákat

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Kezdőlap > nyomja meg > Az optikailag aktív hibák javítják a szén nanocsöveket: a heidelbergi tudósok új reakcióúttal érik el a hibakezelést

Az sp2 szénatomok feltekert hatszögletű rácsából álló szén nanocsövek optikai tulajdonságai hibákon keresztül javíthatók. Egy új reakcióút lehetővé teszi az optikailag aktív sp3 hibák szelektív létrehozását. Ezek akár szobahőmérsékleten is képesek egyetlen fotont kibocsátani a közeli infravörösben. HITEL Simon Settele (Heidelberg)

Absztrakt:
A szénalapú nanoanyagok tulajdonságai bizonyos szerkezeti „tökéletlenségek” vagy hibák szándékos bevezetésével módosíthatók és alakíthatók. A kihívás azonban e hibák számának és típusának ellenőrzése. A szén nanocsövek – mikroszkopikusan kicsi, csőszerű vegyületek, amelyek fényt bocsátanak ki a közeli infravörösben – esetében a Heidelbergi Egyetem kémikusai és anyagtudósai Prof. Dr. Jana Zaumseil vezetésével most egy új reakcióutat mutattak be, amely lehetővé teszi az ilyen hibák ellenőrzését. Specifikus optikailag aktív hibákat – úgynevezett sp3 hibákat – eredményez, amelyek jobban lumineszcensek és egyedi fotonokat, azaz fényrészecskéket bocsátanak ki. A közeli infravörös fény hatékony kibocsátása fontos a távközlési és biológiai képalkotási alkalmazásokban.

Az optikailag aktív hibák javítják a szén nanocsöveket: a heidelbergi tudósok új reakcióúttal érik el a hibakezelést

Heidelberg, Németország | Feladás dátuma: 9. április 2021

Általában a hibákat „rossznak” tekintik, ami negatívan befolyásolja az anyag tulajdonságait, így kevésbé tökéletes. Bizonyos nanoanyagokban, például szén nanocsövekben azonban ezek a „tökéletlenségek” valami „jót” eredményezhetnek, és új funkciókat tesznek lehetővé. Itt a hibák pontos típusa a döntő. A szén nanocsövek sp2 szénatomok hatszögletű rácsának feltekert lapjaiból állnak, ahogy a benzolban is előfordulnak. Ezek az üreges csövek körülbelül egy nanométer átmérőjűek és akár több mikrométer hosszúak is.

Bizonyos kémiai reakciók révén a rács néhány sp2 szénatomja sp3 szénné alakítható, amely a metánban vagy a gyémántban is megtalálható. Ez megváltoztatja a szén nanocső lokális elektronszerkezetét, és optikailag aktív hibát eredményez. Ezek az sp3 hibák még tovább bocsátanak ki fényt a közeli infravörösben, és összességében jobban lumineszcensek, mint a nem funkcionalizált nanocsövek. A szén nanocsövek geometriájából adódóan a bevezetett sp3 szénatomok pontos elhelyezkedése határozza meg a hibák optikai tulajdonságait. "Sajnos ez idáig nagyon kevés ellenőrzést lehetett elérni a kialakuló hibák felett" - mondja Jana Zaumseil, aki a Fizikai Kémiai Intézet professzora és a Heidelbergi Egyetem Fejlett Anyagok Központjának tagja.

A heidelbergi tudós és csapata a közelmúltban egy új kémiai reakcióutat mutatott be, amely lehetővé teszi a hibák szabályozását és csak egy meghatározott típusú sp3 hiba szelektív létrehozását. Ezek az optikailag aktív hibák „jobbak”, mint bármelyik korábban bemutatott „tökéletlenség”. Nemcsak jobban lumineszkálnak, hanem szobahőmérsékleten egyfoton emissziót is mutatnak, magyarázza Zaumseil professzor. Ebben a folyamatban egyszerre csak egy fotont bocsátanak ki, ami a kvantumkriptográfia és a rendkívül biztonságos távközlés előfeltétele.

Simon Settele, Prof. Zaumseil kutatócsoportjának doktorandusza és az eredményeket közlő cikk első szerzője szerint ez az új funkcionalizálási módszer – egy nukleofil addíció – nagyon egyszerű, és nem igényel különleges felszerelést. „Még csak most kezdjük a lehetséges alkalmazások feltárását. Számos kémiai és fotofizikai vonatkozás még mindig ismeretlen. A cél azonban az, hogy még jobb hibákat hozzunk létre.”

Ez a kutatás a Zaumseil professzor által vezetett „Trions and sp3-Defects in Single-walled Carbon Nanotubes for Optoelectronics” (TRIFECTs) projekt része, amelyet az Európai Kutatási Tanács (ERC) ERC Consolidator Grant finanszíroz. Célja a szén nanocsövek hibáinak elektronikus és optikai tulajdonságainak megértése és tervezése.

„A kémiai különbségek ezek között a hibák között finomak, és a kívánt kötési konfiguráció általában csak a nanocsövek kisebb részében alakul ki. A nagyszámú, meghatározott hibával és ellenőrzött hibasűrűséggel rendelkező nanocső előállításának lehetősége megnyitja az utat az optoelektronikai eszközök, valamint az elektromosan szivattyúzott egyfotonforrások előtt, amelyekre szükség lesz a kvantumkriptográfia jövőbeni alkalmazásaihoz” – mondja Zaumseil professzor.

###

Ebben a kutatásban részt vettek a müncheni Ludwig Maximilian Egyetem és a Müncheni Kvantumtudományi és Technológiai Központ tudósai is. Az eredményeket a Nature Communications folyóiratban tették közzé.

####

További információért kattintson a gombra itt

Elérhetőségek:
Prof. Dr. Jana Zaumseil
49-622-154 5065-

Ha van észrevétele, kérem Kapcsolat minket.

A tartalom pontosságáért kizárólag a sajtóközlemények kiadói felelősek, nem pedig a 7th Wave, Inc. vagy a Nanotechnology Now.

Könyvjelző: