Исследователи из Германии и Великобритании создали вариант графена, обладающий свойством люминесценции. Для этого потребовалось лишь взаимодействие слоя атомов углерода с кислородной плазмой. Предположительно, новая модификация графена может найти применение в оптоэлектронных и излучающих свет устройствах.

Уже несколько лет идут исследования удивительных свойств графена, одноатомного слоя углерода, формирующего двумерную кристаллическую решетку. За счет особенной кристаллической структуры, в определенном смысле не имеющей третьего измерения, практически любая привычная нам физическая характеристика в графене становится поводом для удивления.

Главной особенностью, которая привлекала внимание научного мира с самого момента открытия этого вещества, стало поведение свободных носителей электрического заряда. Электроны проникают сквозь листы графена на чрезвычайно больших скоростях, практически не замедляясь. С точки зрения теоретических представлений они ведут себя почти как релятивистские частицы, не обладающие массой покоя. Это одна из причин, почему графен обычно рассматривается как материал, который потенциально мог бы заменить кремний в электронных устройствах будущего. Не только электронные, но так же механические и даже оптические свойства делают его идеальным для построения микро и наномеханических устройств, тонкопленочных транзисторов, прозрачных и проводящих электродов.

Казалось бы, графен дал в руки ученым столько открытий, что удивляться уже нечему. Но команда ученых из Германии и Великобритании недавно продемонстрировала еще одно неожиданное свойство графена: люминесценцию – нетепловое свечение вещества, испускаемое после поглощения так называемой энергии возбуждения. Исследователи показали, что обычные («темные») слои графена могут быть сделаны люминесцентными при помощи простой экспозиции в кислородной плазме. Такая экспозиция «ломает» некоторые связи между атомами углерода в листе графена, однако, этого не достаточно, чтобы существенным образом повредить образец.

Предложенная учеными техника – первый успешный опыт, в результате которого удалось продемонстрировать управляемую люминесценцию графена. Ранее другими научными группами демонстрировались листы люминесцирующей окиси графена, но до сих пор никогда речь не шла о единственном одноатомном слое чистого углерода. Таким образом, предложенная методика является наиболее точной и перспективной; она показывает, что не только в наноэлектронике, но и в оптоэлектронике у графена большое будущее.

Экспозиция в кислородной плазме может использоваться для обработки как одного, так и нескольких слоев графена. Соответственно, в каждом из случаев могут быть предложены десятки различных применений полученных объектов. С одной стороны, можно получить тонкую однородную структуру, состоящую из нескольких слоев экспонированного графена. С другой стороны – можно подвергнуть обработке только верхние слои, что позволит создать гибридные образцы. Такая комбинация проводящих и фотолюминесцентных слоев могла бы найти свое применение в оптоэлектронике, в частности, для создания прозрачных проводящих электродов.

По словам ученых, исследования в этом направлении будут продолжаться, т.к. пока на самый главный вопрос о природе люминесценции в графене дан не полный ответ.