Optik Olarak Aktif Kusurlar Karbon Nanotüpleri İyileştiriyor: Heidelberg Bilim Adamları Yeni Bir Reaksiyon Yoluyla Kusur Kontrolü Elde Ediyor

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Ana Sayfa > Basın > Optik olarak aktif kusurlar karbon nanotüpleri iyileştirir: Heidelberg bilim adamları yeni bir reaksiyon yolu ile kusur kontrolünü sağlıyor

Sp2 karbon atomlarının sarılmış altıgen kafesinden oluşan karbon nanotüplerin optik özellikleri kusurlar yoluyla geliştirilebilir. Yeni bir reaksiyon yolu, optik olarak aktif sp3 kusurlarının seçici olarak oluşturulmasını sağlar. Bunlar oda sıcaklığında bile yakın kızılötesinde tekli fotonlar yayabilir. KREDİ Simon Settele (Heidelberg)

Özet:
Karbon bazlı nanomalzemelerin özellikleri, belirli yapısal “kusurların” veya kusurların kasıtlı olarak eklenmesi yoluyla değiştirilebilir ve tasarlanabilir. Ancak zorluk, bu kusurların sayısını ve türünü kontrol etmektir. Heidelberg Üniversitesi'nden Prof. Dr. Jana Zaumseil liderliğindeki kimyagerler ve malzeme bilimcileri, karbon nanotüpleri (yakın kızılötesinde ışık yayan mikroskobik derecede küçük boru şeklindeki bileşikler) durumunda, bu tür kusur kontrolünü mümkün kılmak için yeni bir reaksiyon yolu gösterdiler. Bu, daha parlak olan ve tek fotonları, yani ışık parçacıklarını yayan spesifik optik olarak aktif kusurlara (sp3 kusurları adı verilen) neden olur. Yakın kızılötesi ışığın verimli emisyonu telekomünikasyon ve biyolojik görüntüleme uygulamaları için önemlidir.

Optik olarak aktif kusurlar, karbon nanotüpleri iyileştirir: Heidelberg bilim adamları, yeni bir reaksiyon yolu ile kusur kontrolüne ulaşır

Heidelberg, Almanya | 9 Nisan 2021'de yayınlandı

Genellikle kusurlar, bir malzemenin özelliklerini olumsuz yönde etkileyen ve onu daha az mükemmel hale getiren "kötü" bir şey olarak kabul edilir. Bununla birlikte, karbon nanotüpler gibi bazı nanomalzemelerde bu “kusurlar”, “iyi” bir şeyle sonuçlanabilir ve yeni işlevlere olanak sağlayabilir. Burada kusurların kesin türü çok önemlidir. Karbon nanotüpleri, benzende de bulunduğu gibi, sp2 karbon atomlarından oluşan altıgen bir kafesin sarılmış tabakalarından oluşur. Bu içi boş tüplerin çapı yaklaşık bir nanometre ve uzunluğu birkaç mikrometreye kadardır.

Belirli kimyasal reaksiyonlar yoluyla kafesteki birkaç sp2 karbon atomu, metan veya elmasta da bulunan sp3 karbona dönüştürülebilir. Bu, karbon nanotüpün yerel elektronik yapısını değiştirir ve optik olarak aktif bir kusurla sonuçlanır. Bu sp3 kusurları, yakın kızılötesinde daha da fazla ışık yayar ve işlevselleştirilmemiş nanotüplerden genel olarak daha parlaktır. Karbon nanotüplerin geometrisi nedeniyle eklenen sp3 karbon atomlarının kesin konumu, kusurların optik özelliklerini belirler. Fiziksel Kimya Enstitüsü'nde profesör ve Heidelberg Üniversitesi İleri Malzemeler Merkezi üyesi olan Jana Zaumseil, "Maalesef şu ana kadar hangi kusurların oluştuğu üzerinde çok az kontrol vardı" diyor.

Heidelberg'li bilim insanı ve ekibi yakın zamanda kusur kontrolünü ve yalnızca belirli bir tür sp3 kusurunun seçici olarak oluşturulmasını sağlayan yeni bir kimyasal reaksiyon yolunu gösterdi. Bu optik olarak aktif kusurlar, daha önce ortaya çıkan "kusurların" herhangi birinden "daha iyidir". Prof. Zaumseil, bunların yalnızca daha parlak olmakla kalmayıp aynı zamanda oda sıcaklığında tek foton emisyonu sergilediklerini açıklıyor. Bu süreçte, bir seferde yalnızca bir foton yayılır ve bu, kuantum kriptografinin ve yüksek güvenlikli telekomünikasyonun ön koşuludur.

Prof. Zaumseil'in araştırma grubundaki doktora öğrencisi ve bu sonuçları bildiren makalenin ilk yazarı Simon Settele'ye göre, bu yeni işlevselleştirme yöntemi (nükleofilik ekleme) çok basit ve herhangi bir özel ekipman gerektirmiyor. "Potansiyel uygulamaları araştırmaya yeni başlıyoruz. Birçok kimyasal ve fotofiziksel yön hala bilinmemektedir. Ancak amaç daha da iyi kusurlar yaratmaktır.”

Bu araştırma, Prof. Zaumseil liderliğindeki ve Avrupa Araştırma Konseyi'nin (ERC) ERC Konsolidatör Hibesi tarafından finanse edilen "Optoelektronik için Tek Duvarlı Karbon Nanotüplerdeki Triyonlar ve sp3-Defektler" (TRIFECTs) projesinin bir parçasıdır. Amacı, karbon nanotüplerdeki kusurların elektronik ve optik özelliklerini anlamak ve mühendislik yapmaktır.

"Bu kusurlar arasındaki kimyasal farklar çok incedir ve istenen bağlanma konfigürasyonu genellikle yalnızca az sayıda nanotüpte oluşur. Belirli bir kusura sahip ve kontrollü kusur yoğunluklarına sahip çok sayıda nanotüp üretebilmek, kuantum kriptografide gelecekteki uygulamalar için ihtiyaç duyulan optoelektronik cihazların yanı sıra elektrikle pompalanan tek foton kaynaklarının da önünü açıyor," diyor Prof. Zaumseil.

###

Bu araştırmaya ayrıca Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi ve Münih Kuantum Bilimi ve Teknolojisi Merkezi'nden bilim adamları da katıldı. Sonuçlar “Nature Communications” dergisinde yayınlandı.

####

Daha fazla bilgi için lütfen tıklayın okuyun

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

Telif hakkı © Heidelberg Üniversitesi

Bir yorumunuz varsa, lütfen İletişim bize.

7th Wave, Inc. veya Nanotechnology Now değil, haber bültenleri yayıncıları yalnızca içeriğin doğruluğundan sorumludur.

Yer imi: