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。
图片来源：美国化学学会

科技日报北京1月11日电 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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我们不断追求着功耗更小、速率更高的新一代光电元件，而众所周知，石墨烯就是最理想的“选手”——即使常温下，它也有高于碳纳米管或硅晶体的电子迁移率、低于铜或银的电阻率。此次成果，是石墨烯纳米带发光研究之路上的重要一步，同时，也将使未来高密度集成电路的制备不再遥不可及。