Lepsze obrazowanie dzięki nowym materiałom

Zaawansowane układy obrazowania i urządzenia elektroniczne wymagają stworzenia wydajnych źródeł elektronów. Naukowcy poszukujący nowych katod zdolnych do generowania silnego strumienia elektronów przy niskim poborze energii intensywnie badają materiały na bazie węgla. Wyjątkowe właściwości emisji polowej, możliwości kontroli morfologii i cechy elektronowe nanocząsteczek węglowych powinny otworzyć wiele obiecujących kierunków badań w tym zakresie.

Celem finansowanego ze środków UE projektu "Fundamentals and applications of nano-carbon electron emitters" (FANCEE) jest dostarczenie nowej wiedzy na temat fundamentalnych właściwości i potencjalnych zastosowań materiałów na bazie nanocząsteczek węgla. Prace projektu FANCEE skoncentrowano w szczególności na ujawnieniu fundamentalnych mechanizmów termicznej i wspomaganej laserowo emisji elektronów w takich materiałach. Poznanie zależności między cechami strukturalnymi a parametrami emisji elektronów powinno otworzyć drogę do tworzenia wydajnych i stabilnych źródeł emisji. To z kolei umożliwi budowanie mocnych lamp elektronowych i wydajnych katodoluminescencyjnych źródeł światła.

Naukowcy wykazali, że wykorzystanie nanometrowej krzywizny wierzchołka igły diamentowej umożliwia zaprojektowanie nowej klasy wydajnych lamp elektronowych. Opracowana technika osadzania chemicznego z fazy gazowej pozwala wytwarzać duże fragmenty cienkiego grafenu do produkcji różnego rodzaju układów optoelektronicznych.

Z pomocą danych doświadczalnych uczestnicy projektu FANCEE określili charakterystykę emisji polowej katod nanowęglowych różniących się morfologią, składem i strukturą. Dla różnych rodzajów warstw węglowych zbadano tryby emisji termoelektronowych i polowych oraz ich wzajemne przekształcenia.

Poza emisją termoelektronową naukowcy badali też emisję polową wspomaganą laserowo, napromieniowując materiały grafenowe ultrakrótkimi impulsami. Wyniki tych badań umożliwiły wyjaśnienie wyników doświadczeń z katodami z nanografitu i nanorurek węglowych.

Pomyślnie opracowano prototypy lampy katodoluminescencyjnej i lampy rentgenowskiej. Prototypowa zintegrowana lampa elektronowa jest obecnie zainstalowana w satelicie.

Prace projektu FANCEE zaowocowały licznymi raportami. Zorganizowano też szereg spotkań i warsztatów upowszechniających wyniki. Oczekuje się, że projekt dostarczy fundamentalnej wiedzy na temat niezwykłych właściwości emisji polowych nanostruktur węglowych.