Najnowsze badania przeprowadzone przez zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine rewolucjonizują to, co wiemy na temat optoelektroniki. Krzem ma ogromne znaczenie w naszym świecie i właśnie udowodniliśmy, że fotony ze światła widzialnego mogą wchodzić w szczególną interakcję z materią. To, do czego doszliśmy, będzie mieć ogromne znaczenie w kontekście rozbudowy możliwości urządzeń opartych na krzemie i komunikacji.
Według Dmitry'ego Fishmana — jednego z głównych naukowców zaangażowanych w ten projekt, krzem jest wręcz idealnym kandydatem do wykorzystania go w elektronice. Jednak w dziedzinie optoelektroniki był on zazwyczaj pomijany ze względu na swoje — pozornie — słabe właściwości w tym zakresie. Okazuje się jednak, że to mit — naukowcy ustalili, że w odpowiedniej postaci może on stać się bardzo istotny w cały czas rozwijającej się optoelektronice.
Naukowcy odkryli, że dzięki odpowiedniej obróbce, krzem może emitować światło po wystawieniu na działanie promieniowania widzialnego. W naturalnej formie nie wykazuje takiej zdolności, jednak porowate i nanostrukturalne odmiany stwarzają możliwość generowania wykrywalnego światła. A to już sporo zmienia.
Naukowcy bazowali tutaj na ustaleniach jeszcze z XX. wieku. Już w 1923 roku, Arthur Compton udowodnił, że fotony promieniowania gamma mogą oddziaływać ze swobodnymi lub związanymi elektronami, co zaowocowało przyznaniem mu Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1927 roku. Natomiast eksperymenty C.V. Ramana nad nieelastycznym rozpraszaniem światła widzialnego w 1928 roku przyczyniły się do odkrycia efektu Ramana.
Odkrycie tego zjawiska w nieuporządkowanym układzie opartym na krzemie jest właśnie wynikiem elektronowego efektu Ramana, co jest zjawiskiem do tej pory obserwowanym jedynie w metalach. Sam krzem zaś jest półmetalem i dlatego świat nauki z takim zaskoczeniem przyjął to, do czego doszli naukowcy w Irvine.
Badacze z tego ośrodka badawczego wykorzystali różne rodzaje próbek krzemu, poddając je działaniu laserów. W efekcie testów uzyskano zarówno jednorodne usieciowane szkło, jak i półprzewodnikowe szkło heterogeniczne. Dzięki temu badacze mogli obserwować zmiany właściwości elektronicznych, optycznych i termicznych układu w skali nanometrowej.
Wszystko to może mieć rewolucyjny wpływ na optoelektronikę. Nowo odkryta właściwość światła otwiera nowe możliwości choćby w zakresie konwersji światła widzialnego w energię elektryczną. Co więcej, dzięki temu być może znajdziemy inne materiały, które jedynie pozornie nie są w stanie emitować światła — jednak po odpowiedniej obróbce (podobnie jak krzem), są w stanie to robić.
Wyniki badań opublikowano już w ACS Nano i jest to kolejny krok ku jeszcze lepszemu wykorzystaniu tego, czym dysponujemy już teraz. Krzem może okazać się naprawdę istotny w optoelektronice, w której poczynamy sobie coraz śmielej — i dobrze. Akurat ta dziedzina może sporo namieszać w kwestii konwersji energii słonecznej i komunikacji.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu