超薄石墨烯灯泡：做到单个原子层厚度

　　研究人员使用石墨烯制造出了一种片上白炽灯光源，使其成为了世界上最薄的灯泡。

　　130年前，爱迪生使用碳做灯丝的首个商业化灯泡产品上市了。现在，有科学家团队声称使用相同的材料（以石墨烯的形式）制造了世界上最薄的灯泡。这个所谓的“灯泡”只有单个原子层厚度，覆盖面积也几乎看不见，但其产生的光却足够明亮，用肉眼就能轻松识别。

　　这个研究团队来自美国哥伦比亚大学、韩国的首尔国立大学（SNU）和韩国标准与科学研究所（KRISS）。他们使用了一种粘附到金属电极上的石墨烯细丝，然后将石墨烯细丝悬挂到硅衬底上制造了这个器件。电流流过这些细丝时会将其加热到2500℃，从而发出非常明亮的光亮。

　　“我们实际上已经制造出了世界上最薄的电灯泡，”哥伦比亚大学机械工程教授James Hone说，“这种新型的‘宽带’光发射器可以整合到芯片上，并为原子层薄的、柔性透明显示器和基于石墨烯的片上光通信技术开辟道路。”

　　有趣的是，石墨烯达到这样的高温时并没有融化下面的衬底和金属电极，这主要是因为石墨烯发出的热量很少能传导出去，从未使得热量被集中在丝的中心，从而产生一个非常强的光。

　　通过测量这种石墨烯丝发出的光，研究人员发现这种丝还产生了一些人眼不可见的光。这主要是由石墨烯丝发出的光和从硅衬底上反射回来的光发生干涉引起的。

　　“这种现象的原因主要是因为石墨烯丝是透明的，这和传统的灯丝不同，这使得我们可以通过调节衬底的距离来改变发出的光的频谱。”

　　由于石墨烯的维持激发态水平以实现电子更自由流动的固有特点，石墨烯晶格也是一种特别高效的发光方式。也就是说，就像是当石墨烯的电子保持在较高能态时，其在激光激发时能够快速发射电子一样；石墨烯在电热条件下也有相似的释放光子的能力。

　　“在高温下，电子的温度比石墨烯晶格中的声学振动模式下的电子温度高得多，所以只需要从温度中吸取很少的能量就能发出可见光，”KRISS的一位高级研究人员Myung-Ho Bae说，“这些独特的热力学特性可以将悬挂的石墨烯丝的温度加热到太阳表面温度的一半，而发光效率也在固态衬底上的石墨烯的基础上提高了1000倍。”

　　这已经不是第一种使用石墨烯做成的灯泡了，前段时间曼切斯特大学的研究人员也制作出了一种石墨烯灯泡；但是这一次这个无疑确实是最薄的。这种新设备为我们带来许多可能，尤其是在微尺度上的发光应用和下一代光学设备上。

　　目前，该研究团队正在测试这种发光设备的性能，并研究可以能以多快的速度实现开关，从而用来产生光通信的数字信号1和0. 他们也在积极探索将其集成到柔性设备之中。

　　“我们开始思考这项技术到底能带来什么样的用处，比如说微型加热炉，可以将一个微型区域快速加热到几千摄氏度，可以用来对化学反应或催化作用实现极为精准的控制。”

　　详细的研究结果发表在《Nature Nanotechnology》期刊上。