Графен вырабатывает электричество из света

Графен – «одномерный» углеродный материал, под воздействием света может производить электричество нестандартным способом. Фототермоэлектрический эффект графена исследовали ученые из Массачусетского технологического института (MIT) и японского Национального института материаловедения. Они определили, что фототок определяется «горячими» электронами.

Генерация фототока в листах графена наблюдалась и раньше, но исследователи ошибочно предполагали, что речь идет о фотовольтаическом эффекте. Новый эксперимент выявил, что причина появления тока – фототермоэлектрический эффект (ФТЭ).

В своем исследовании физики изучали воздействие яркого света и лазера с длиной волны 850 нм на границу однослойного и двухслойного листов графена, которые обладают различными электрическими свойствами. При этом электроны – «горячие носители», получали энергию под воздействием света, но не передавали ее сразу углеродной решетке, которая оставалась холодной.

Возникавшая при этом разность температур порождала электрический ток.

Подобный дифференцированный нагрев наблюдался и раньше в других материалах, но он возникал либо при температурах ниже 1К, либо при разрушающем воздействии мощного лазера. В графене ФТЭ происходит в широком диапазоне температур вплоть до комнатной и в широком спектре излучений, включая инфракрасное.

Графен и прежде считался перспективным материалом для оптоэлектроники. Теперь, когда стал понятен механизм возникновения фототока, можно исследовать области практического применения этого знания. Например, открытие позволит повысить эффективность использования солнечной энергии, создать более чувствительные фотодетекторы, приборы ночного видения и другие устройства.