Flaskor, förpackning, möbel, bildelar ... alla tillverkade av plast. Idag har vi svårt att föreställa oss våra liv utan detta nyckelmaterial som revolutionerade tekniken under det senaste århundradet. Det finns en utbredd optimism i det vetenskapliga samfundet att grafen kommer att ge liknande paradigmskiftande framsteg under de kommande decennierna. Mobiltelefoner som fälls ihop, transparenta och flexibla solpaneler, extra tunna datorer ... listan över potentiella applikationer är oändlig. Forskare, industrier och EU -kommissionen är så övertygade om grafens potential att revolutionera världsekonomin att de lovar ett tillskott på 1 000 miljoner euro i grafenforskning.
Den senaste upptäckten som publicerades i Naturfysik och gjord av forskare vid Institute of Photonic Science (ICFO), i samarbete med Massachusetts Institute of Technology, USA, Max Planck Institute for Polymer Research, Tyskland, och Graphenea S.L. Donostia-San Sebastian, Spanien, visa att grafen kan omvandla en enda foton som den absorberar till flera elektroner som kan driva elektrisk ström (upphetsade elektroner) - en mycket lovande upptäckt som gör grafen till ett viktigt alternativt material för ljusdetektering och skördsteknik, nu baserat på konventionella halvledare som kisel.
"I de flesta material, en absorberad foton genererar en elektron, men när det gäller grafen, vi har sett att en absorberad foton kan producera många upphetsade elektroner, och genererar därför större elektriska signaler "förklarar Frank Koppens, gruppledare på ICFO. Denna funktion gör grafen till en idealisk byggsten för alla enheter som är beroende av att omvandla ljus till elektricitet. Särskilt, det möjliggör effektiva ljuddetektorer och potentiellt även solceller som kan skörda ljusenergi från hela solspektrumet med lägre förlust.
Experimentet bestod i att skicka ett känt antal fotoner med olika energier (olika färger) till ett monoskikt av grafen. "Vi har sett att fotoner med hög energi (t.ex. violett) omvandlas till ett större antal exciterade elektroner än fotoner med låg energi (t.ex. infrarött). Det observerade förhållandet mellan fotonenergin och antalet genererade exciterade elektroner visar att grafen omvandlar ljus till elektricitet med mycket hög effektivitet. Även om det redan spekulerats i att grafen har potential för ljus-till-el-konvertering, det visar sig nu att det är ännu mer lämpligt än väntat! ”förklarar Tielrooij, forskare vid ICFO.
Även om det finns några problem för direktapplikationer, såsom grafens låga absorption, grafen har potential att orsaka radikala förändringar i många tekniker som för närvarande är baserade på konventionella halvledare. "Det var känt att grafen kan absorbera ett mycket stort spektrum av ljusa färger. Men nu vet vi att när materialet har absorberat ljus, energiomvandlingseffektiviteten är mycket hög. Vår nästa utmaning blir att hitta sätt att extrahera den elektriska strömmen och förbättra absorptionen av grafen. Då kommer vi att kunna designa grafenenheter som detekterar ljus mer effektivt och som potentiellt kan leda till mer effektiva solceller. "Avslutar Koppens.
