130年前，愛迪生用碳做成了世界上首款商用型燈泡的燈絲。

而現在，來自哥倫比亞大學、首爾國立大學（SNU）、以及韓國標準科學研究院的研究團隊，已經用相同的元素—碳的完美結晶形式（石墨烯）—做出了世界上最薄的電燈泡。儘管它的燈絲只有一層原子那麼厚，但它產生的光亮仍可以很容易被肉眼看到。

▲ Young Duck Kim和James Hone教授

透過將石墨烯微細絲附加在金屬電極上，然後懸掛在矽基板的方式，電流透過燈絲並致其加熱至超過2500℃（4500℉），從而發出非常明亮的光。

▲ 研究人員用石墨烯製作出世界上最薄的片上型光源。

哥倫比亞大學機械工程教授James Hone表示：「我們已經創造出了世界上最薄的燈泡，這種新型的『寬帶』光源可以集成到晶片中，並為實現薄如原子的柔性透明顯示器、以及基於石墨烯的片上光通訊鋪平道路」。

有趣的是，儘管石墨烯的溫度如此之高，但卻不會融化基板或金屬電極。這是因為，當石墨烯被加熱時，它的熱量不太能夠從本身傳到離開。

結果就是熱度被集中和限制在了細絲非常中間的地方，從而發出了強光。光譜測量發現，其峰值突破了人們的預期，這是由於發光長絲與矽基板反彈干涉而造成的。

不同於任何常見的燈絲，因為材質透明，所以這種現象只可能發生在石墨烯上。透過改變與基板之間的距離，研究人員就能夠調整其所發射的光譜。

石墨烯晶格（graphene lattice）也能夠非常高效地發光，由於其內在力量可以維持激發水平，並允許電子的自由流通。

也就是說，正如石墨烯可在上升狀態（elevated state）快速發射電子，它也可以在電加熱的情況下有效地釋放光子。

KRISS高級研究員Myung-Ho Bae表示，在最高溫度下，電子溫度比石墨烯晶格的聲學振動模式要高得多。這種獨特的熱特性，允許我們將懸浮石墨烯加熱至太陽一半的溫度，並使相對於固體基片的工作效率提升1000倍。

目前，研究人員正在設法改善這些光熱裝置，以便其能夠快速/通斷（產生0和1信號）並應用於光通訊。當然，他們還會探索將之納入柔性材料的方法。

這項研究的成果以發表在近期的《自然奈米技術》（Nature Nanotechnology）期刊上。

來源: cnbeta網站

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