石墨烯纳米带可以发光吗？

石墨烯纳米带被显微镜尖端部分悬挂起来，可见到明亮的光。

意大利和法国研究团队首次通过实验观察到7个原子宽的石墨烯纳米带的高强度发光现象，强度与碳纳米管制成的发光器件相当，并且可以通过调节电压来改变颜色。这一重大发现有望极大地促进石墨烯光源的发展。相关成果发表在最近一期的《纳米快报》杂志上。

这项新研究由意大利CNR纳米科学研究所和法国斯特拉斯堡大学的研究团队共同完成。研究人员介绍，一般来说，分子尺度器件构成的基本系统非常有趣，但相当不稳定，产生的信号量有限。但此项研究证明了单条石墨烯纳米带可被用作强烈的、稳定的和可控的光源，这是实现纳米有机体系应用于光电子真实世界的决定性步骤。

尽管石墨烯的优良电子性质被广泛研究，但科学家对其光学性质知之甚少。将石墨烯作为发光器件的缺点之一，是石墨烯片不具有光学带隙。但最新研究表明，当石墨烯被切成几个原子宽的薄带后，就获得了相当大的光学带隙，带来了发光的可能性。

实验结果预示着，石墨烯纳米带具有尚待开发的巨大潜力。测试表明，单条石墨烯纳米带展现出高达每秒1000万个光子的强烈光学发射，强度比单分子光电子器件的发射高100倍，可与碳纳米管制成的发光器件媲美。

此外，研究人员还发现，电能转换随着电压变化而变化，为调节光的颜色提供了可能。这些观察结果为进一步发掘石墨烯纳米带发光的潜在机制，做了很好的铺垫。

未来，研究人员还会探讨石墨烯纳米带的宽度对发光颜色的影响，因为有望利用这种宽度调节来控制带隙大小。当然，最重要的是关注如何将石墨烯纳米带器件集成到更大的电路中。

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美国爱荷华州立大学研制出一种利用石墨烯表面等离子体探测红外光的控制器，能有效解决传统红外探测器响应速度慢、空间分辨率低、无法室温工作等问题。

这种探测器由石墨烯纳米盘和石墨烯纳米带两种结构构成，二者交替连接形成紧密的传感阵列。其中，石墨烯纳米盘作为表面等离子体谐振器，可强烈吸收红外光，受到红外光谐振激发后会产生谐振的表面等离子体。表面等离子体接下来会发生衰减，产生热电子。带隙大小一定的石墨烯纳米带是检测这些热电子的关键。石墨烯纳米带因制造过程中随机形成的边缘粗糙度或电荷杂质，带隙会发生变化，形成一系列杂乱的势垒。这些势垒会阻碍冷电子跃迁，但不影响热电子。利用热电子产生的电信号即可探测红外光。

探测器结构图，其中GND为石墨烯纳米盘，GNR为石墨烯纳米带

这种石墨烯红外探测器具有灵敏度高、尺寸小、响应速度快等优点，符合传统纳米制造工艺标准，能够大规模生产，可用于高速热成像、自由空间通信等。

（蓝海星）

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