荷兰科学家利用变色石墨烯泡泡制造“机械像素”

荷兰代尔夫特理工大学的研究人员日前发现了一种可能有朝一日成为新型显示技术的物质:石墨烯的气泡在膨胀和收缩时会变色。科学家们说,这些“机械像素”最终可以使屏幕比目前的LED技术更灵活、耐用、节能。不过,他们警告说,这项工作在很大程度上还处于起步阶段;这些石墨烯泡泡能否制造出同等质量的显示器,或者能否扩大规模进行大规模生产,还有待观察。...

荷兰代尔夫特理工大学的研究人员日前发现了一种可能有朝一日成为新型显示技术的物质:石墨烯的气泡在膨胀和收缩时会变色。科学家们说,这些“机械像素”最终可以使屏幕比目前的LED技术更灵活、耐用、节能。不过,他们警告说,这项工作在很大程度上还处于起步阶段;这些石墨烯泡泡能否**出同等质量的显示器,或者能否扩大规模进行大规模生产,还有待观察。

这一发现是由研究人员用石墨烯覆盖的氧化硅板(纯碳板只有一个原子厚)完成的(石墨烯是一种神奇的材料,你可能在几年前就听说过,但科学家们仍在研究它的商业应用。)硅上布满了大约十倍于人类头发宽度的小孔,使得石墨烯像鼓一样伸展在这些微小的空腔上。当研究这些样品时,科学家们注意到石墨烯的气泡会随着空腔内的压力而改变颜色。当压力发生变化时,气泡会变得凹或凸,从而改变光线通过气泡折射的方式,产生不同的颜色。

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石墨烯原则上是透明的;研究人员Santiago Cartamil Bueno告诉《边缘》杂志说:“它很薄,光线不会被反射。”但是我们使用的是双层石墨烯,反射的更多,“当石墨烯的气泡膨胀或收缩时,光在到达硅腔的背面之前必须经过不同的量。这会改变光谱的哪一部分被吸收,哪一部分被反射回来,从而改变气泡的颜色。”根据空腔的深度,你会有不同的干涉,从中你会得到不同颜色的光。

这与高通公司的Mirasol技术使用的原理相同,该技术使用静电控制的反射膜。与E-Ink屏幕一样,这类显示器非常节能,因为一旦图像被“设置”,就不需要额外的电源来维持它。但是,他们的方式使背光不可能。你不能在黑暗的房间里阅读这些屏幕,它们在明亮的阳光下看起来最好。

石墨烯技术面临的挑战是多方面的。首先,到目前为止只能在显微镜下观察到颜色的变化,因为**更大尺寸的石墨烯样品既困难又昂贵。由此产生的“像素”非常小,即使是一个很小的图像,也需要几十万个像素,而且气泡不能变大,因为担心它们会破裂。其次,代尔夫特的研究人员还没有研究出如何从石墨烯泡泡中创造出纯色。”我看到了整个彩虹的颜色,这是一个相当自然的效果,说:”卡塔米尔布埃诺但是你不能得到像纯红色或纯蓝色那样干净的颜色。”

研究人员的下一步是弄清楚如何精确控制单个空腔中的压力变化。尽管这方面的研究还没有发表,Cartamil Bueno说他的团队已经研究出了,原则上,如何控制这种静电-与Mirasol屏幕使用的方法相同。像Mirasol一样,这样的显示器只能在阳光下工作(没有办法背光),但是使用石墨烯会使其非常轻便和灵活。Cartamil Bueno说,Delft目前正在研发原型,并希望在2017年3月举行的世界移动大会技术会议上,有一块屏幕可以展示。

  • 发表于 2021-05-08 19:41
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