Si bien todos los materiales emitirán una amplia gama de longitudes de onda como radiación térmica, la fotoluminiscencia requiere que los electrones dejen caer abruptamente una cantidad significativa de energía (que va al fotón). Esto generalmente solo sucederá si no tiene otra opción; de lo contrario, un electrón se dispersará gradualmente y liberará calor en lugar de luz. El grafeno es un semi-metal, lo que significa que hay muchos estados disponibles para dispersarse y eso evita que exhiba mucha fotoluminiscencia.
Pero cuando exprimes el espacio físico disponible para los electrones, ciertos estados se separan unos de otros en energía. Esto es similar a cómo las funciones de onda permitidas de un pozo cuadrado infinito se separan a medida que se reduce el ancho del pozo. Un punto cuántico tiene espacio limitado en todas las direcciones, por lo que tiene una separación de energía muy alta. Esto significa que un electrón en un punto cuántico no tiene más remedio que emitir luz para relajarse a su estado fundamental.
La siguiente imagen muestra la separación de energía a medida que aprieta el punto desde todos los lados (es decir, reduce su diámetro). En esta imagen, pasamos de una pequeña brecha de energía a una más grande, lo cual es cierto en los semiconductores convencionales. En el grafeno, pasas de cero a finito, por lo que la diferencia es más dramática.
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