科学家首次在碳纳米管中观察到场致发光

2010-12-22 09:01 来源: 中国科学院
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  据物理学家组织网12月20日报道,德国、瑞士和波兰联合研究小组在一项新研究中首次观察到,碳纳米管中缺口间的分子在电流通过时能够发光,这种现象称为场致发光(electroluminescence)。研究发表在最近出版的《自然·纳米技术》上。

  一种单层的碳纳米管—分子—碳纳米管(CNT-分子-CNT)的连接固态电子设备在几年前就开发出来,但其光学性质还很难检测。碳纳米管包含了一对金属电极,在电极之间造成一个仅有几纳米宽的缺口,缺口的位置和大小不超过10纳米,并能在纳米尺度精确控制电流通过。

  研究人员在缺口放置了一个6纳米长的小棒型分子,当给电极施加电压时,能观察到明亮的场致发光点。根据用外部照明拍摄的图像覆盖对比,他们确定这种光来自电极之间的分子,并能通过控制电压开关来控制这些点发光。研究人员解释说,电场的特性使分子陷入一种静电陷阱中,弥补了两极之间的“线路”,电极缺口能容纳1个到3个这种小棒型分子。 

  论文合著者、卡尔斯鲁厄立功大学拉尔夫·克鲁普克表示,这是首次在CNT—分子—CNT连接设备中观察到场致发光。该研究的最大意义在于,我们成功将分子嵌入这种首尾对结构中制造了坚实的固态设备,而且我们能精确控制缺口和分子的大小,让它在施加电压时发光。我们的研究还首次从分子电子学角度证实,设备空档处的分子出现了光学标志。

  碳纳米管在分子电子学方面有很多应用。研究人员正在用不同的分子制造出不同发光波长的多种设备,这一重要的基础性研究有助于制造微型化、高能高效计算机,并拓宽了分子电子学视角,比如以单分子为基础开发光电子元件。