Bikakemønsteret som kjennetegner grafenmolekylene. (Bilde: Universitetet i Manchester)

– Grafen kan gi mye raskere nettverk

Gjennombrudd for vidundermaterialet som fotodetektor.

Forskere ved universitetene i Manchester og Cambridge har gjort en viktig oppdagelse i forbindelse med det karbonbaserte materialet grafen, som også har en rekke andre, fordelaktige egenskaper. Blant disse forskerne finner man også professorene Andre Geim og Konstantin Novoselov, som fikk Nobelprisen i fysikk i 2010 for arbeidet med å oppdage og isolere grafen.

Én av disse egenskapene er at materialet ser gjennomsiktig og kun absorberer tre prosent av lyses som sendes gjennom det. Dette kan være nyttig i mange sammenhenger, for eksempel i forbindelse med mobilskjermer, men gjør samtidig at grafen i utgangspunktet er lite effektiv i løsninger som omdanner lys eller optiske signaler til elektrisitet. Tidligere har det blitt vist at det genereres strøm dersom man legger to metalledere på toppen av grafen og utsetter dette for lys. I praksis er dette en svært enkel og altså lite effektiv solcelle.

Det forskerne ved de to britiske universitetene nå har gjort, er å kombinere grafen med svært små metalliske strukturer, som er arrangert på en spesiell måte på tappen av et grafenlag. Disse strukturene, som kalles for plasmoniske nanostrukturer, fører til at grafen er i stand til å utnytte lyset 20 ganger bedre, uten at det går utover lederevnene til materialet. Det er ventet at man i framtiden vil kunne forbedre effektiviteten ytterligere.

Fra før er det kjent at grafen leder strøm svært godt, noe som har blitt demonstrert i form av svært raske transistorer og kretser.

Raskere, optiske nettverk

Forskerne mener at oppdagelsen kan åpne for å bruke grafenbaserte enheter som lysdektorer i framtidig, høyhastighets optisk kommunikasjon, for eksempel Internett-forbidelser som er flere titalls raskere enn det som er mulig i dag.

– Grafen ser ut til å være en naturlig ledsager for plasmonikk. Vi ventet at plasmoniske nanostrukturer ville forbedre effektiviteten til grafenbaserte enheter, men det kom som en hyggelig overraskelse at forbedringene kan være så dramatiske, sier Alexander Grigorenko, en ekspert på plasmonikk ved Universitetet i Manchester, i en pressemelding.

– Teknologien for produksjon av grafen modnes fra dag til dag, noe som har umiddelbar betydning for typen av spennende egenskaper vi finner i dette materialet, men også for gjennomførbarheten og mengden av mulige bruksområder. Mange ledende elektronikkselskaper vurderer bruk av grafen i neste generasjons komponenter. Dette arbeidet forbedrer helt klar grafens muligheter ytterligere, sier Novoselov i pressemeldingen.

Professor Andrea Ferrari ved Cambridge Engineering Department, som har ledet den delen av forskningsarbeidet som er blitt gjort i Cambridge, sier at hovedfokuset for grafenforskningen så langt har dreier seg om grunnleggende fysikk og elektroniske enheter.

– Disse nye resultatene viser at materialets store potensial innen feltene fotonikk og optoelektronikk, hvor kombinasjonen av dets unike, optiske og elektroniske egenskaper i kombinasjon med plasmoniske nanostrukturer, fullt ut kan utnyttes i et mangfold av nyttige enheter, slik som solceller og fotodetekturer, til tross for fraværet av et båndgap, forteller Ferrari.

Mer om dette forskningsarbeidet finnes her.

    Les også:

Til toppen