Eine Atomlage dicke Gitterstruktur 03.08.2015, 10:03 Uhr

Nanomaterial Graphen ermöglicht kleinste Glühlampe der Welt

Forscher aus New York haben Graphen mithilfe von Strom erhitzt und gehofft, dass die nur eine Atomlage dicke Gitterstruktur zu leuchten beginnt. Und es ward Licht. Schon jetzt wird die simple Konstruktion als die kleinste Glühlampe der Welt bezeichnet.

Kleinste Glühlampe der Welt: Sie besteht aus einem Graphenfilament zwischen zwei Elektroden. Das Material hält Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius aus.

Kleinste Glühlampe der Welt: Sie besteht aus einem Graphenfilament zwischen zwei Elektroden. Das Material hält Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius aus.

Foto: Young Duck Kim/ Columbia Engineering

Bereits in der Vergangenheit wurde mithilfe von Graphen Licht erzeugt – allerdings ein verhältnismäßig schwaches, das nur im Infrarotbereich leuchtet und für Menschen somit nicht wahrnehmbar ist. Die Wissenschaftler um Young Duck Kim von der New Yorker Columbia University wählten nun einen unkonventionellen Ansatz: Anders als bei der bisher erprobten Vorgehensweise legten die Forscher die nur eine Atomlage dicke Gitterstruktur aus Kohlenstoff nicht direkt auf das sogenannte Chipsubstrat, sondern positionierten es frei schwebend oberhalb davon und zwischen zwei Elektroden aus Metall.

Nachdem das Ganze unter Strom gesetzt wurde, erhitzte sich die Konstruktion auf etwa 2500 °C. In der Mitte der bienenwabenförmigen Graphenfläche entstand ein Lichtpunkt im sichtbaren Spektrum.

Vorteil und Besonderheit: Graphen-Licht hat geringe thermische Leitfähigkeit

„Das Licht, das auf nur einer Atomlage dünnem Graphen erzeugt wird, ist derart intensiv, dass man es auch mit dem bloßen Auge erkennen kann“, sagt Young Duck Kim.

Mit bloßem Auge lässt sich das helle Licht auf der Gitterstruktur aus Graphen erkennen.

Mit bloßem Auge lässt sich das helle Licht auf der Gitterstruktur aus Graphen erkennen.

Quelle: Young Duck Kim/Columbia Engineering

Das extrem widerstandfähige Nanomaterial Graphen hat gegenüber Metalldraht den Vorteil, dass es Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius problemlos aushält. Das ist nötig, damit das alte Glühbirnen-Prinzip auch auf einem Chip-Untergrund funktionieren kann. „Was wir hier also geschaffen haben, ist sozusagen die kleinste Glühbirne der Welt“, sagt James Hone, Co-Autor der im Fachmagazin Natur Nanotechnology erschienenen Studie.

Atomdünne, flexible und transparente Displays

Diese neue Art der Glühlampe eigne sich erstmals für die Integration in Chips, da die große Hitze in der Mitte der Graphen-Fläche fast gar nicht auf die Umgebung abstrahle, erklärt Hone. Der Chip selbst wird trotz der hohen Temperaturen also nicht geschädigt. Hone: „Das ebnet den Weg in Richtung atomdünner, flexibler und transparenter Displays.“ Aber auch winzige Heizplatten für die angewandte Chemie seien denkbar.

Von Jan-Martin Altgeld
Von Jan-Martin Altgeld

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