• Nytt ultratunt, mönstrade grafenark kommer att vara avgörande för att utforma framtida teknik som "smart tapeter" och internet-of-things-applikationer
• Advanced Technology Institute använder malinspirerade ultratunna grafenark för att fånga ljus för användning i energiproduktion och för att driva smarta sensorer
• Grafen är traditionellt ett utmärkt elektroniskt material, men är ineffektiv för optiska applikationer, absorberar endast 2,3% av ljuset som infaller på den. En ny teknik ökar ljusabsorberingen med 90%.

Ny forskning publicerad idag i Vetenskapliga framsteg har visat hur grafen kan manipuleras för att skapa det mest ljusabsorberande materialet för sin vikt, hittills. Detta nanometer-tunna material kommer att möjliggöra framtida applikationer som "smart tapeter" som kan generera elektricitet från avfallsljus eller värme, och driver en mängd applikationer inom det växande "sakernas internet".

Med hjälp av en teknik som kallas nanotexturing, vilket innebär att grafen växer runt en texturerad metallyta, forskare från University of Surreys avancerade teknikinstitut tog inspiration från naturen för att skapa ultratunna grafenark utformade för att mer effektivt fånga ljus. Bara en atom tjock, grafen är mycket stark men traditionellt ineffektiv vid ljusabsorption. För att bekämpa detta, laget använde nanomönstret för att lokalisera ljus i de trånga utrymmena mellan den strukturerade ytan, öka mängden ljus som absorberas av materialet med cirka 90%.

"Naturen har utvecklat enkla men kraftfulla anpassningar, från vilken vi har tagit inspiration för att kunna svara på utmaningar i framtida teknik, "förklarade professor Ravi Silva, Chef för Advanced Technology Institute.

"Moths ögon har mikroskopiska mönster som gör att de kan se under de svagaste förhållandena. Dessa fungerar genom att kanalisera ljus mot mitten av ögat, med den extra fördelen att eliminera reflektioner, som annars skulle varna rovdjur om deras plats. Vi har använt samma teknik för att göra en otroligt tunn, effektiv, ljusabsorberande material genom att mönstra grafen på ett liknande sätt. "

Grafen har redan noterats för sin anmärkningsvärda elektriska konduktivitet och mekaniska hållfasthet. Professor Ravis team förstod att för grafens potential att förverkligas som material för framtida applikationer, det bör också utnyttja ljus och värme effektivt.

Professor Silva kommenterade:"Solceller belagda med detta material skulle kunna skörda mycket svagt ljus. Installerat inomhus, som en del av framtida "smarta tapeter" eller "smarta fönster", detta material kan generera el från avfallsljus eller värme, driver en mängd olika smarta applikationer. Nya typer av sensorer och energiupptagare som är anslutna via sakernas internet skulle också ha nytta av denna typ av beläggning. "

Dr José Anguita från University of Surrey och huvudförfattare till tidningen kommenterade:"Som ett resultat av dess tunnhet, grafen kan bara absorbera en liten andel av ljuset som faller på det. Av denna anledning, det är inte lämpligt för de typer av optoelektroniska tekniker vår "smarta" framtid kommer att kräva. "

"Nanotexturing grafen har effekten av att kanalisera ljuset in i de trånga utrymmena mellan nanostrukturer, vilket förbättrar mängden ljus som absorberas av materialet. Det är nu möjligt att observera stark ljusabsorption från även nanometer-tunna filmer. Normalt skulle ett grafenark ha 2-3% ljusabsorption. Med denna metod, vår ultratunna beläggning av nanotekstruerad fålagers grafen absorberar 95% av infallande ljus över ett brett spektrum, från UV till infrarött. "

Professor Ravi Silva noterade:"Nästa steg är att införliva detta material i en mängd befintliga och framväxande tekniker. Vi är mycket glada över möjligheten att utnyttja detta material i befintliga optiska enheter för prestandaförbättring, samtidigt som man letar efter nya applikationer. Genom Surreys EPSRC -finansierade Graphene Center, vi söker branschpartner för att utnyttja denna teknik och vill gärna höra från innovativa företag som vi kan utforska framtida tillämpningar av denna teknik med oss. "

Surrey-teamet utvecklade denna teknik i samarbete med BAE Systems för infraröd bildbehandling i opto-MEM-enheter.