Pentru prima dată, cercetătorii au creat-diode emițătoare de lumină (LED) pe folie metalică flexibilă ușoară.
Inginerii de la Universitatea de Stat din Ohio dezvoltă LED-uri pe bază de folie pentru lumini portabile cu ultraviolete (UV) pe care soldații și alții le pot folosi pentru a purifica apa potabilă și a steriliza echipamentul medical.
In the journal Applied Physics Letters, the researchers describe how they designed the LEDs to shine in the high-energy "deep" end of the UV spectrum. The university will license the technology to industry for further development.
Lumina UV profundă este deja folosită de armată, organizații umanitare și industrie pentru aplicații, de la detectarea agenților biologici până la întărirea materialelor plastice, a explicat Roberto Myers, profesor asociat de știința materialelor și inginerie la Ohio State.
Problema este că lămpile-UV convenționale sunt prea grele pentru a fi transportate cu ușurință.
"Right now, if you want to make deep ultraviolet light, you've got to use mercury lamps," said Myers, who is also an associate professor of electrical and computer engineering. "Mercury is toxic and the lamps are bulky and electrically inefficient. LEDs, on the other hand, are really efficient, so if we could make UV LEDs that are safe and portable and cheap, we could make safe drinking water wherever we need it."
He noted that other research groups have fabricated deep-UV LEDs at the laboratory scale, but only by using extremely pure, rigid single-crystal semiconductors as substrates—a strategy that imposes an enormous cost barrier for industry.
Nanotehnologia bazată pe folie-ar putea permite producția-la scară largă a unui LED UV profund-mai ușor, mai ieftin și mai ecologic. Dar Myers și studentul doctorat în știința materialelor Brelon J. Poate speră că tehnologia lor va face ceva mai mult: să transforme un domeniu de cercetare de nișă cunoscut sub numele de nanofotonică într-o industrie viabilă.
"People always said that nanophotonics will never be commercially important, because you can't scale them up. Well, now we can. We can make a sheet of them if we want," Myers said. "That means we can consider nanophotonics for large-scale manufacturing."
În parte, această nouă dezvoltare se bazează pe o tehnică de creștere a semiconductoarelor bine stabilită-cunoscută sub numele de epitaxie a fasciculului molecular, în care materialele elementare vaporizate se așează pe o suprafață și se auto-organizează în straturi sau nanostructuri. Cercetătorii din Ohio State au folosit această tehnică pentru a crește un covor de fire de nitrură de galiu de aluminiu bine împachetate pe bucăți de folie metalică, cum ar fi titanul și tantalul.
The individual wires measure about 200 nanometers tall and about 20-50 nanometers in diameter—thousands of times narrower than a human hair and invisible to the naked eye.
În testele de laborator, nanofirele crescute pe folii metalice s-au luminat aproape la fel de puternic ca cele fabricate pe siliciul monocristal mai scump și mai puțin flexibil.
Cercetătorii lucrează pentru a face LED-urile nanofire și mai strălucitoare și în continuare vor încerca să crească firele pe folii fabricate din metale mai comune, inclusiv oțel și aluminiu.
