لأول مرة ، ابتكر الباحثون - صمامات ثنائية باعثة للضوء (LED) على رقائق معدنية مرنة وخفيفة الوزن.
يقوم المهندسون في جامعة ولاية أوهايو بتطوير مصابيح LED ذات رقائق معدنية للأضواء فوق البنفسجية المحمولة التي يمكن للجنود وغيرهم استخدامها لتنقية مياه الشرب وتعقيم المعدات الطبية.
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.
وأوضح روبرتو مايرز ، الأستاذ المشارك لعلوم وهندسة المواد في ولاية أوهايو ، أن الضوء فوق البنفسجي العميق يستخدم بالفعل من قبل الجيش والمنظمات الإنسانية والصناعة لتطبيقات تتراوح من اكتشاف العوامل البيولوجية إلى معالجة البلاستيك.
تكمن المشكلة في أن مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية - العميقة ثقيلة جدًا لتحملها بسهولة.
"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.
يمكن لتقنية النانو - التي تعتمد على الرقائق المعدنية أن تتيح - إنتاجًا واسع النطاق لمصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية أخف وزنا وأرخص تكلفة وأكثر صداقة للبيئة -. لكن مايرز وطالب الدكتوراه في علوم المواد ، بريلون ج. ، قد يأملان في أن تفعل تقنيتهما شيئًا أكثر: تحويل مجال بحثي متخصص يعرف باسم الفوتونات النانوية إلى صناعة قابلة للحياة.
"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."
يعتمد هذا التطور الجديد جزئيًا على - تقنية راسخة لنمو أشباه الموصلات تُعرف باسم epitaxy الحزمة الجزيئية ، حيث تستقر المواد الأولية المتبخرة على السطح وتنظم نفسها - في طبقات أو بنى نانوية. استخدم باحثو ولاية أوهايو هذه التقنية لزراعة سجادة من أسلاك نيتريد الغاليوم الألومنيوم المعبأة بإحكام على قطع من رقائق معدنية مثل التيتانيوم والتنتالوم.
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.
في الاختبارات المعملية ، أضاءت الأسلاك النانوية المزروعة على رقائق معدنية بنفس سطوع تلك المصنعة على السيليكون البلوري الأحادي الأكثر تكلفة والأقل مرونة -.
يعمل الباحثون على جعل مصابيح LED ذات الأسلاك النانوية أكثر إشراقًا ، وسيحاولون بعد ذلك تنمية الأسلاك على رقائق مصنوعة من معادن أكثر شيوعًا ، بما في ذلك الفولاذ والألمنيوم.
