Відновлений оксид графену може бути хорошим польовим емітером

У своєму останньому дослідженні спільна група вчених з США, Японії і Великобританії спостерігала надзвичайно низький поріг автоэлектронной емісії від країв аркуша відновленого оксиду графену, що має товщину близько одного атома. Інтерференційна картина одержуваного потоку електронів наводить на думку про те, що дане випромінювання когерентно. Отримані результати можуть мати велике значення для майбутньої розробки нових джерел електронного випромінювання, а також електронно-променевої літографії, розвитку рентгенівських трубок, мікрохвильових підсилювачів і навіть ракетних двигунів.

Принцип дії більшості джерел електронного випромінювання (рентгенівських трубок) заснований на принципі теплового збудження або термоелектронної емісії, що дозволяє генерувати потоки електронів високої щільності. Але подібні джерела не можна назвати ідеальними. Їх режим роботи не є стійким; вони досить громіздкими, крім того, активно нагрівають навколишній простір. Тому холодна катодна емісія, можлива при кімнатній температурі і забезпечує високу щільність результуючого потоку навіть при відносно невеликих електричних полях, представляється кращою альтернативою. З цієї точки зору вуглецеві нанотрубки та інші вуглецеві наноматеріали є дуже перспективними, оскільки емітовані ними при певних умовах електронні промені мають малий енергетичний розкид. Така особливість робить їх особливо привабливими для додатків, де потрібно відображення, отримане за допомогою електронного променя, з високою роздільною здатністю.

Працюючи в цьому напрямку, група науковців із Rutgers University (США), а також їх колеги з Японії і Великобританії звернули увагу на так званий відновлений оксид графену (rGO), який також є хорошим низько-температурних випромінювачем. Результати їх роботи опубліковані в журналі ACS Nano.

Графен являє собою плоскі листи товщиною всього 1 атом вуглецю, мають гексагональну кристалічну структуру. За рахунок своїх унікальних електронних і магнітних властивостей, графен, а також його похідні (оксид графену, відновлений оксид графену) привертають підвищену увагу наукової громадськості. Але з ряду подібних один одному матеріалів, відновлений оксид графену є одним з найбільш цікавих, т. к. в порівнянні з іншими, він досить легко проводиться в необхідних масштабах.

Дослідники провели свої експерименти з польової емісією, прикладаючи напруга зсуву між катодом з відновленого оксиду графену і плоскоим анодом, розташованим перпендикулярно емітером. Конфігурація експериментальної установки дозволяла переконатися в тому, що емісія йде тільки з катода. Результати експерименту показують, наскільки великим має бути електричне поле, щоб викликати емісію; крім того, вивчався характер випускаються електронних пучків.

Запропонований для ролі емітера матеріал унікальний ще й тим, що він є першим виявленим лінійним джерелом електронного випромінювання, на відміну від використалися раніше наноструктур, в основному були точковими джерелами. Хоча такі точкові джерела демонструють низький поріг емісії за рахунок локального підсилення поля на кінці вістря, на практиці працювати з ними може бути важко, тому що для реалізації цієї можливості окремі джерела повинні бути розташовані один від одного на відносно великій відстані. Це обмежує загальний струм, який можливо отримати.

Крім відкриття нового типу випромінювача, робота допомогла вченим краще зрозуміти фундаментальні властивості лінійних джерел електронного випромінювання.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *