زمانی که اگزایتون‌ها در طول یک نانولوله کربنی به حرکت در می‌آید می‌توانند تبدیل به فوتون شوند که در نهایت منجر به نشر نانولوله کربنی می‌شود. بازده این نشر در حدود یک درصد است. محققان با تقویت نانولوله‌های کربنی توسط اتم‌های اکسیژن نرخ این نشر را به ۱۸ درصد رسانده‌اند.
افزایش نشر نانولوله‌های کربنی با تقویت ساختاری
نانولوله‌های کربنی دارای پتانسیل‌های کاربردی متعددی هستند. برای مثال می‌توان از آنها در تولید ادوات نشر نوری استفاده کرد. یکی از مشکلات پیش رو در استفاده از نانولوله‌های کربنی، کم بودن تابش لومینسانس در آنها است به طوری که بازده تابش در آنها تنها یک درصد است که دلیل آن یک بعدی بودن ساختار نانولوله کربنی است. پژوهشگران موفق شدند با افزودن یک عامل تقویت‌کننده صفر بعدی به نانولوله‌های کربنی، ساختار این ماده را به نحوی اصلاح کنند که بازده تابش آنها به ۱۸ درصد برسد. نتایج این پژوهش می‌تواند منجر به تولید ادوات نانوفتونیک جدید نظیر نشردهنده‌های مادون قرمز نزدیک شود. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان “Brightening of excitons in carbon nanotubes on dimensionality modification.” در نشریه Nature Photonics به چاپ رسیده است.
در صورت تابش نور یا اعمال جریان الکتریکی به نانولوله‌ها، حفره‌ها و الکترون‌ها می‌توانند ایجاد شوند. با این کار نانولوله کربنی شروع به تابش پرتو در محدوده مادون قرمز نزدیک می‌شود. در این فرآیند حفره‌ها و الکترون‌های برانگیخته به حالت مرزی رسیده که به آن اگزایتون‌ها گفته می‌شود. این الکترون و حفره‌ها با یکدیگر ترکیب شده و منجر به نشر فوتون می‌شود.
مقدار نشر نانولوله‌های کربنی به تعادل میان نرخ زوال تابش و غیرتابشی اگزایتون‌ها بستگی دارد. در نانولوله‌های کربنی نرخ زوال غیرتابشی بیشتر است در نتیجه لومینسانس کم است. مطالعات پیشین نشان داده بود که زوال غیرتابشی به دلیل برخورد اگزایتون‌ها با نقص ساختاری نانولوله‌های کربنی است که منجر به از بین رفتن اگزایتون‌ها می‌شود.
هرچند برخی نقص‌ها موجب از بین رفتن اگزایتون می‌شوند اما برخی دیگر موجب تبدیل اگزایتون به فوتون می‌شوند. در این پژوهش محققان از گروه‌های صفر بعدی مناسب برای این کار استفاده کردند تا قدرت لومینسانس نانولوله‌ها را بهبود دهند. آنها از اتم‌های اکسیژن برای این کار استفاده کردند که در نهایت به تابش ۱۸ درصدی رسیدند. محققان معتقداند که می‌توان این درصد را بیش از این مقدار نیز بهبود داد. به اعتقاد پژوهشگران برای این کار باید اتم‌های دیگری برای ایجاد نقص ساختاری یافت.
