Forskare är vanligtvis efter defektfria nanostrukturer. Men i detta fall har UPV/EHU -forskaren Angel Rubio och hans medarbetare utnyttjat de strukturella defekterna i bornitrid -nanorör maximalt. Resultatet av hans forskning är en ny ljusemitterande källa som enkelt kan införlivas med nuvarande mikroelektronik-teknik. Forskningen har också resulterat i ett patent.

Bornitrid är ett lovande material inom nanoteknik, tack vare dess utmärkta isolerande egenskaper, motstånd och tvådimensionell struktur som liknar grafen. Och specifikt, egenskaperna hos hexagonal bornitrid, fokus för denna forskning, är mycket bättre än andra metaller och halvledare som för närvarande används som ljusstrålar, till exempel, i applikationer kopplade till optisk lagring (DVD) eller kommunikation. "Det är extremt effektivt vid ultraviolett ljus, en av de bästa som för närvarande finns på marknaden, "påpekade UPV/EHU -forskaren Angel Rubio.

Dock, ljusemissionen av bornitridnanorör sker inom ett mycket begränsat område av det ultravioletta spektrumet, vilket innebär att de inte kan användas i applikationer där utsläppen måste produceras inom ett bredare frekvensområde och på ett kontrollerat sätt (till exempel i applikationer som använder synligt ljus).

Forskningen som utförts av UPV/EHU:s NanoBio Spectroscopy Group har kommit fram till en lösning för att övervinna denna begränsning, och öppna dörren för användning av sexkantiga bornitridnanorör i kommersiella tillämpningar.

De har visat att genom att applicera ett elektriskt fält vinkelrätt mot nanoröret, det är möjligt att få den senare att avge ljus över hela spektrumet från det infraröda till det avlägsna ultravioletta och att styra det på ett enkelt sätt. Denna enkla kontroll finns bara i nanorör på grund av deras cylindriska geometri (dessa är rörformade strukturer med längder i storleksordningen mikrometer, och diametrar i storleksordningen nanometer).

Rubio har arbetat med bornitrid -nanorör i nästan 20 år. "Vi föreslog dem teoretiskt, och sedan hittades de experimentellt. Än så länge, alla våra teoretiska förutsägelser har bekräftats, och det är mycket glädjande, "förklarade han. När väl egenskaperna hos skiktad sexkantig bornitrid och dess extremt höga effektivitet vid ljusutsläpp var kända, denna forskning försökte visa att dessa egenskaper inte går förlorade i nanorör. "Vi visste att när ett ark rullades ihop och ett rör bildades, en stark koppling producerades med det elektriska fältet och som skulle göra det möjligt för oss att ändra ljusutsläppet. Vi ville visa, "och de visade faktiskt, "att ljusutsläppseffektiviteten inte gick förlorad på grund av att nanoröret bildades, och att det också är kontrollerbart. "

Bor frånvaro

Enheten fungerar på grundval av användning av naturliga (eller inducerade) defekter i bornitrid -nanorör. Särskilt, de defekter som möjliggör kontrollerad utsläpp är luckorna som uppstår i nanorörets vägg på grund av frånvaron av en boratom, vilket är den vanligaste defekten vid tillverkningen. "Alla nanorör är väldigt lika, men det faktum att du har dessa defekter gör systemet operativt och effektivt, och vad är mer, ju fler defekter du har, ju bättre det fungerar. "

Rubio betonade "enkelheten" för den föreslagna enheten. "Det är en enhet som fungerar med defekter, det behöver inte vara rent, och det är väldigt enkelt att bygga och kontrollera. "Nanorör kan syntetiseras med standardmetoder inom det vetenskapliga samfundet för att producera oorganiska nanorör; strukturerna som syntetiseras som ett resultat har naturliga defekter, och det är möjligt att införliva mer om du vill med hjälp av enkla, bestrålningsprocesser efter syntes. "Den har en traditionell transistorkonfiguration, och det vi föreslår skulle fungera med nuvarande elektroniska enheter, "betonade han. Den" mindre attraktiva "delen, enligt Rubio, är att bornitridnanorör fortfarande bara produceras i mycket små mängder, och ännu finns det ingen ekonomiskt livskraftig syntesprocess i kommersiell skala.

Bortom grafen

Rubio tvivlar inte på potentialen hos de nya materialen baserade på tvådimensionella system, och specifikt, av föreningar som erbjuder ett alternativ till grafen, tycka om, till exempel, sexkantig bornitrid. Utan att det påverkar grafen, Rubio tror att det alternativa fältet kan ha större potential på lång sikt och måste utforskas:"Det är ett område som har varit aktivt under de senaste femton åren, även om det har varit mindre synligt. Vi har arbetat med sexkantig bornitrid sedan 1994, det är som vårt barn, och jag tror att det har öppnat ett attraktivt forskningsområde, som fler och fler grupper går med i. "