Einfach Licht mit Nanoröhren machen

Japanische Forscher (alle Bilder stammen aus diesem Dokument) haben nach der Glühlampen, Leuchtstoffröhren und LEDs eine Lichtquelle auf der Basis von Kohlenstoffnanoröhren entwickelt. Das Prinzip ist das gleiche wie bei den Bildröhren alter Fernsehapparate. Elektronen werden mit viel Energie auf eine Phosphorschicht geschossen und bringen die zum Leuchten.

Und wieso machen die Nanoröhrchen hier schon wieder alles besser als zuvor? Sie helfen dabei, leichter an die Elektronen heran zu kommen. Denn eigentlich sind Elektronen an das Material gebunden in dem sie sind. Ein Elektron in freier Wildbahn braucht schon besondere Motivation. Die erhält es, wenn die Feldstärke an der Oberfläche des Materials besonders groß ist. Das ist sie vor allem an Spitzen und fast nichts liefert feinere Spitzen als Kohlenstoffnanoröhren. nano

Das erstaunliche an der japanischen Entwicklung sind die Methoden die dabei verwendet wurden. Die Nanoröhren stammen aus dem schon 1998 entwickelten Lichtbogenverfahren, bei dem ein Lichtbogen zwischen speziell präparierten Graphitelektroden erzeugt wird und der dabei entstehende Ruß einen großen Anteil von Nanoröhren enthält. Dieses einfache Verfahren ist durchaus tauglich für die Massenproduktion, allerdings ist die Qualität der Nanoröhren eher bescheiden.

Um nun dennoch an die nötigen Spitzen zu kommen, trugen die Forscher einen Film dieser Röhren auf ein Substrat auf und zerkratzten es mit Sandpapier.

kratzer

Sollte sich diese Technik eines Tages durchsetzen, wird man sich in der Massenproduktion wohl etwas besseres einfallen lassen müssen, aber die Methode erfüllte ihren Zweck:

diagram

Mit mehr Kratzern braucht man weniger Spannung um Elektronen in Welt da draußen zu befördern. Die Welt da draußen ist in diesem Fall ein Vakuum zwischen der Schicht mit den Nanoröhren auf der einen Seite und einer Glasplatte mit dem Phosphor auf der anderen Seite. Dazwischen liegt nicht nur ein Vakuum, sondern auch eine Spannung von 5000 Volt, damit die Elektronen auch die nötige Energie für ihre Aufgabe haben.

leuchtlicht

Noch ist die Technik nicht ausgereift. Und damit ist nicht nur die Sandpapiergeschichte gemeint. Die Lichtausbeute beträgt 60 Lumen pro Watt, was in etwa dem unteren Niveau von Energiesparlampe entspricht. Es ist aber zu erwarten, dass man das mit weniger improvisierten Methoden noch steigern kann.

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