Leuchten mit Nanoröhrchen

  • 25. June 2004


Leuchten mit Nanoröhrchen

Physik Journal – Der Wolframdraht in Glühbirnen lässt sich durch winzige Hohlkörper aus Kohlenstoff ersetzen.

Strahlendes Licht aus Nanoröhrchen für den Niedervoltbereich – an dieser Zukunftsvision arbeiten chinesische Physiker, die den klassischen Wolframdraht in Glühbirnen durch ein ganzes Bündel der winzigen Hohlkörper aus Kohlenstoff ersetzt haben. Bei knapp 20 Volt liefern diese Nanoleuchten etwa fünfmal helleres Licht als konventionelle Birnen (250 bzw. 1300 Lux).

Für ihre ersten Prototypen ließen Jinquan Wei und seine Kollegen von der Tsinghua Universität in Beijing aus einer Ethylen-haltigen Dampfphase bis zu 20 Zentimeter lange Bündel aus ein- und doppelwandigen Kohlenstoffröhrchen wachsen. Kürzere Stücke davon knüpften sie an Silberelektroden und schlossen diesen Glühdraht in einem evakuierten Glaskolben bei rund 10 –10 bar ein. Zusätzlich zu der höheren Leuchtstärke im Vergleich zum klassischen Wolframdraht emittieren die aufgeheizten Nanoröhrchen schon bei drei statt sechs Volt erste Photonen. Bei maximal 36 Volt und 40 Watt erreicht der Kohlenstoff-Glühdraht Temperaturen bis 1560 Kelvin. Neben der Schwarzkörperstrahlung mit einem Leuchtspektrum gemäß dem Wienschen Verschiebungsgesetz beobachteten die Physiker drei weitere Wellenlängen im sichtbaren Bereich (407, 417, 655 Nanometer). Diese Emission basiert auf Elektrolumineszenz, d. h. im Kohlenstoff angeregte Elektronen erzeugen bei einem strahlenden Übergang Photonen mit diskreten Energiewerten.

In einem Praxistest ließ sich die Nanoröhrchen-Birne bis zu 5000-mal ein- und ausschalten. Auch die Lebensdauer von 360 Stunden bei 25 Volt überzeugte die Forscher davon, dass diese Nanotechnologie durchaus bis zu Marktreife getrieben werden könnte. Dabei käme der Leuchte der durch eine Massenproduktion mögliche geringe Preis von Nanoröhrchen von bis zum einem Euro pro Gramm zugute. Schon in fünf Jahren rechnen Wei und Kollegen mit einem ersten leuchtenden Produkt. Neben der einfachen Glühbirne glauben die Forscher aber auch an eine andere Low-Tech-Anwendung aus ihren Nanoröhrchen: Zwischen 750 und 1500 Grad schwankte der elektrische Widerstand der Röhrchen nur unwesentlich. Genau diese Eigenschaft wäre für Hochtemperatur-Widerstände ausgesprochen nützlich.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, Juli 2004

Weitere Infos:

  • Originalveröffentlichung:
    Jinquan Wei et al., Applied Physics Letters 84, 4869
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