{"id":27861,"date":"2012-06-05T17:55:13","date_gmt":"2012-06-05T14:55:13","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=27861"},"modified":"2012-06-05T17:55:13","modified_gmt":"2012-06-05T14:55:13","slug":"teadlased-valmistasid-grafeeni-abil-kiirema-ja-tundlikuma-fotodetektori","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=27861","title":{"rendered":"Teadlased valmistasid grafeeni abil kiirema ja tundlikuma fotodetektori"},"content":{"rendered":"

Marylandi \u00dclikooli Nanof\u00fc\u00fcsika ja Materjaliteaduste Keskuse teadlased t\u00f6\u00f6tasid v\u00e4lja uut t\u00fc\u00fcpi kuuma elektron-bolomeetri – tundliku infrapunavalguse detektori, mida saaks kasutada suures hulgas rakendustes alates keemiliste ja biokeemiliste relvade kaugdetekteerimisest ning turvaskaneeringu tehnoloogiatest kuni keemiliste anal\u00fc\u00fcsideni laboratooriumites ning universumi uurimiseni t\u00e4nu parandatud teleskoopidele.<\/strong><\/p>\n

\"\"<\/a>

Grafeeni kaksikkihi elektronid kuumenevad valguskiire toimel. Pilt: Loretta Kuo and Michelle Groce, University of Maryland<\/p><\/div>\n

UMD teadlased t\u00f6\u00f6tasid antud bolomeetri v\u00e4lja grafeeni kaksikkihi abil. T\u00e4nu grafeeni unikaalsetele omadustele arvatakse bolomeeter olevat tundil v\u00e4ga laias valgusenergia vahemikus, ulatudes terahertsistest sagedustest kuni infravalguse ja n\u00e4htava valguseni, kirjutab Physorg.com<\/a>.<\/p>\n

Grafeenip\u00f5hine kuum elektronbolomeeter on eriti paljulubav kiire, tundliku ja v\u00e4hese m\u00fcraga detektorina alla millimeetriste lainete jaoks, mida on seni olnud v\u00e4ga keeruline detekteerida. Kuna neid footoneid kiirgavad v\u00f5rdlemisi jahedad t\u00e4htedevahelised molekulid, uurib submillimeetrine astronoomia t\u00e4htede ja galaktikate tekke varaseid staadiumeid just selliste t\u00e4htedevaheliste molekulpilvede abil. Submillimeetristele lainetele tundlikud detektorid on vajalikud uute observatooriumite jaoks, mille abil soovitakse m\u00e4\u00e4rata v\u00e4ga kaugete noorte galaktikate punanihet ja masse ning uurida tumeainet ja teiste meie universumi kehade arengut.<\/p>\n

Enamik footondetektoreid p\u00f5hinevad pooljuhtidel. Pooljuhid on materjalid, millel on suur hulga energiavahemikke, mida nende elektronid h\u00f5ivata ei saa – selliseid vahemikke nimetatakse keelutsoonideks. Pooljuhi elektronid suudavad neelata footoneid, mille energiad on suuremad kui keelutsooni energia, mist\u00f5ttu see omadus on erinevate seadmete, seehulgas fotogalvaaniliste elementide aluseks.<\/p>\n

Grafeen on unikaalne selle poolest, et selle keelutsoon on t\u00e4pselt nullenergia juures, mist\u00f5ttu suudab grafeen neelata igasuguse energiaga footoneid. See omadus muudab grafeeni eriti huvitavaks v\u00e4ga madala energiaga (teraherts ja infrapuna) footonite neelamisel, mis enamustest pooljuhtidest lihtsalt l\u00e4bi l\u00e4hevad. Grafeenil on footonite neelamise seisukohast veel \u00fcks huvitav omadus: elektronid, mis energiat neelavad, s\u00e4ilitavad seda efektiivselt, kaotamata aatomite v\u00f5nkumisel energiat. See omadus on ka grafeeni v\u00e4ga v\u00e4ikese elektrilise takistuse p\u00f5hjuseks.<\/p>\n

Marylandi \u00dclikooli teadlased kasutasid neid kahte omadust, et t\u00f6\u00f6tada v\u00e4lja kuum elektronbolomeeter. See t\u00f6\u00f6tab m\u00f5\u00f5tes takistuse muutumist footoneid neelanud elektronide kuumenemise tagaj\u00e4rjel.<\/p>\n

Tavaliselt ei s\u00f5ltu grafeeni takistus temperatuurist pea \u00fcldse, olles nii bolomeetri jaoks kasutu. Seega kasutasid teadlased erilist trikki: kui grafeeni kaksikkiht asub elektriv\u00e4ljas, on sel v\u00e4ike keelutsoon – piisavalt lai, et muuta grafeeni takistus temperatuurist s\u00f5ltuvaks kuid siiski piisavalt v\u00e4ike, et hoida alles selle v\u00f5ime neelata madala energiaga infrapunafootoneid.<\/p>\n

Leiti, et 5 Kelvini juures t\u00f6\u00f6tanud grafeenip\u00f5hine kuum elektronbolomeeter omab olemasolevate sarnastel temperatuuridel t\u00f6\u00f6tavate bolomeetritega v\u00f5rreldavat tundlikkust kuid on ligi tuhat korda kiirem. Nad ekstrapoleerisid grafeenbolomeetri t\u00f6\u00f6omadusi madalamate temperatuurideni ja leidsid, et see v\u00f5ib olla k\u00f5igist olemasolevatest tehnoloogiatest parim.<\/p>\n

M\u00f5ned v\u00e4ljakutsed siiski on. Grafeeni kaksikkihil p\u00f5hinev bolomeeter omab suuremat elektrilist takistust kui teistel materjalidel p\u00f5hinevad sarnased seadmed, mist\u00f5ttu v\u00f5ib selle seadme kasutamine k\u00f5rgemate sageduste juures raskemaks osutuda. Lisaks tuleb m\u00e4rkida, et grafeeni kaksikkiht neelab vaid m\u00f5ne protsendi pealelangevast valgusest. Marylandi \u00fclikooli teadlased tegelevad aga nende probleemide lahendamisega ja on veendunud, et grafeenil on fotodetektorite maailmas paljulubav tulevik.<\/p>\n

Allikas<\/a><\/p>\n

Teadusartikkel: “Dual-gated bilayer graphene hot-electron bolometer<\/a>“<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Marylandi \u00dclikooli Nanof\u00fc\u00fcsika ja Materjaliteaduste Keskuse teadlased t\u00f6\u00f6tasid v\u00e4lja uut t\u00fc\u00fcpi kuuma elektron-bolomeetri – tundliku infrapunavalguse detektori, mida saaks kasutada suures hulgas rakendustes alates keemiliste ja biokeemiliste relvade kaugdetekteerimisest ning turvaskaneeringu tehnoloogiatest kuni keemiliste anal\u00fc\u00fcsideni laboratooriumites ning universumi uurimiseni t\u00e4nu parandatud teleskoopidele. UMD teadlased t\u00f6\u00f6tasid antud bolomeetri v\u00e4lja grafeeni kaksikkihi abil. T\u00e4nu grafeeni unikaalsetele omadustele […]<\/p>\n","protected":false},"author":32,"featured_media":27863,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[31,16],"tags":[],"class_list":{"0":"post-27861","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-rakenduslik-teadus","8":"category-teadusuudis","9":"entry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/27861","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/32"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=27861"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/27861\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/27863"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=27861"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=27861"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=27861"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}