Forskare från Ohio State University har utvecklat en teknik för att skapa lysdioder på metallfolie. Kredit:Brelon J. May, med tillstånd av Ohio State University.
För första gången, forskare har skapat ljusemitterande dioder (LED) på lättviktig flexibel metallfolie.
Ingenjörer vid Ohio State University utvecklar de foliebaserade lysdioderna för bärbara ultravioletta (UV) ljus som soldater och andra kan använda för att rena dricksvatten och sterilisera medicinsk utrustning.
I journalen Bokstäver i tillämpad fysik , forskarna beskriver hur de designade lysdioderna för att lysa i den högenergiska "djupa" änden av UV-spektrumet. Universitetet kommer att licensiera tekniken till industrin för vidareutveckling.
Djupt UV-ljus används redan av militären, humanitära organisationer och industri för tillämpningar som sträcker sig från detektion av biologiska agens till härdning av plast, förklarade Roberto Myers, docent i materialvetenskap och teknik vid Ohio State.
Problemet är att konventionella djup-UV-lampor är för tunga för att lätt kunna bäras med sig.
"Just nu, om du vill göra djupt ultraviolett ljus, du måste använda kvicksilverlampor, sa Myers, som också är docent i el- och datateknik. "Kviksilver är giftigt och lamporna är skrymmande och elektriskt ineffektiva. Lysdioder, å andra sidan, är riktigt effektiva, så om vi kunde göra UV-lysdioder som är säkra och bärbara och billiga, vi kan göra säkert dricksvatten var vi än behöver det."
Nanotrådar odlades på titanfolie vid Ohio State University. Kredit:Brelon J. May, med tillstånd av Ohio State University.
Han noterade att andra forskargrupper har tillverkat djup-UV-lysdioder i laboratorieskala, men bara genom att använda extremt ren, styva enkristallhalvledare som substrat — en strategi som lägger en enorm kostnadsbarriär för industrin.
Foliebaserad nanoteknik skulle kunna möjliggöra storskalig produktion av en tändare, billigare och miljövänligare djup-UV LED. Men Myers och materialvetenskapsdoktoranden Brelon J. Får hoppas att deras teknik kommer att göra något mer:förvandla ett nischforskningsområde känt som nanofotonik till en livskraftig industri.
"Folk har alltid sagt att nanofotonik aldrig kommer att vara kommersiellt viktig, eftersom du inte kan skala upp dem. Väl, nu kan vi. Vi kan göra ett ark av dem om vi vill, " Sa Myers. "Det betyder att vi kan överväga nanofotonik för storskalig tillverkning."
Till viss del, denna nya utveckling bygger på en väletablerad halvledartillväxtteknik känd som molekylär strålepitaxi, där förångade elementära material sätter sig på en yta och självorganiserar sig i lager eller nanostrukturer. Forskarna i Ohio State använde denna teknik för att odla en matta av tätt packade aluminium galliumnitridtrådar på bitar av metallfolie som titan och tantal.
De enskilda trådarna är cirka 200 nanometer höga och cirka 20-50 nanometer i diameter – tusentals gånger smalare än ett människohår och osynliga för blotta ögat.
I laboratorietester, nanotrådarna som odlats på metallfolier lyste upp nästan lika starkt som de som tillverkats på dyrare och mindre flexibla enkristallkisel.
Forskarna arbetar för att göra nanotrådarnas lysdioder ännu ljusare, och kommer nästa att försöka odla trådarna på folier gjorda av vanligare metaller, inklusive stål och aluminium.
