Framsteg vid Oregon State University inom tillverkningsteknik för "kvantprickar" kan snart leda till en ny generation av LED-belysning som producerar ett mer användarvänligt vitt ljus, samtidigt som man använder mindre giftiga material och billiga tillverkningsprocesser som drar fördel av enkel mikrovågsuppvärmning.

Kostnaden, miljö, och prestandaförbättringar kan äntligen producera solid state-belysningssystem som konsumenterna verkligen gillar och hjälpa nationen att halvera sin belysningsräkning nästan, forskare säger, jämfört med kostnaden för glöd- och lysrörsbelysning.

Samma teknik kan också införlivas allmänt i förbättrade belysningsskärmar, datorskärmar, smarta telefoner, TV-apparater och andra system.

En nyckel till framstegen, som har publicerats i Journal of Nanopartikelforskning , är användning av både en "kontinuerligt flöde" kemisk reaktor, och mikrovågsuppvärmningsteknik som konceptuellt liknar ugnarna som är en del av nästan alla moderna kök.

Det kontinuerliga flödessystemet är snabbt, billig, energieffektiva och kommer att minska tillverkningskostnaderna. Och mikrovågsuppvärmningstekniken kommer att ta itu med ett problem som hittills har hållit tillbaka en bredare användning av dessa system, vilket är exakt kontroll av värme som behövs under processen. Mikrovågsmetoden kommer att leda till utveckling av nanopartiklar som har exakt rätt storlek, form och sammansättning.

"Det finns en mängd olika produkter och tekniker som kvantprickar kan appliceras på, men för masskonsumentbruk, kanske det viktigaste är förbättrad LED-belysning, sa Greg Herman, en docent och kemiingenjör vid OSU College of Engineering.

"Vi kanske äntligen kan producera låga kostnader, energieffektiv LED-belysning med den mjuka kvaliteten av vitt ljus som folk verkligen vill ha, "Sade Herman. "Samtidigt, denna teknik kommer att använda giftfria material och dramatiskt minska avfallet av de material som används, vilket leder till lägre kostnader och miljöskydd."

Några av de bästa befintliga LED-belysningen som nu produceras på industriell nivå, Herman sa, använder kadmium, som är mycket giftig. Systemet som för närvarande testas och utvecklas vid OSU är baserat på kopparindiumdiselenid, ett mycket mer benignt material med hög energiomvandlingseffektivitet.

Kvantprickar är nanopartiklar som kan användas för att avge ljus, och genom att exakt kontrollera storleken på partikeln, ljusets färg kan styras. De har använts ett tag men kan vara dyra och sakna optimal färgkontroll. Tillverkningsteknikerna som utvecklas vid OSU, som ska kunna skala upp till stora volymer för billiga kommersiella tillämpningar, kommer att ge nya sätt att erbjuda den precision som behövs för bättre färgkontroll.

Som jämförelse, några tidigare system för att skapa dessa nanopartiklar för användning inom optik, elektronik eller till och med biomedicin har varit långsamma, dyr, ibland giftigt och ofta slösaktigt.

Andra tillämpningar av dessa system är också möjliga. Mobiltelefoner och bärbara elektroniska enheter kan använda mindre ström och hålla mycket längre på en laddning. "Taganter, " eller föreningar med specifika infraröda eller synliga ljusemissioner, kan användas för exakt och omedelbar identifiering, inklusive kontroll av förfalskade sedlar eller produkter.