Kvanttipisteet tehostavat valon hallintaa

Kvanttipisteet (QD) ovat äskettäin siirtyneet tutkimuslaboratoriosta kaupallisiin tuotteisiin, kuten high-end-televisiot ja näytöt, kannettavat tietokoneet ja jotkut LED-lamput.

Kuitenkin kvanttipisteet ovat kalliita tehdä, joten alalla on pyrkimystä parantaa niiden suorituskykyä ja tehokkuutta, ja samalla vähentää niiden valmistuskustannuksia.

University of Illinois at Urbanassa toiminut tutkijaryhmä on kehittänyt uuden tavan saada irti tehokkaampaa ja polarisoitua valoa kvanttipisteistä laajalta alueelta. Menetelmässä yhdistyvät kvanttipisteiden ja fotonikiteiden teknologiat ja se voisi johtaa kirkkaampiin ja tehokkaampiin näyttöihin sekä parempaan LED-valaistukseen.

Tutkijat upottivat kvanttipisteitä polymeerimateriaaliin joka sitten tulostettiin tarkasti fotonikiderakenteisiin e-jet -tekniikalla. Fotonikiteet rajoittavat suuntaa, johon kvanttipisteistä generoituva valo säteilee, eli ne tuottavat polarisoitunutta valoa, mikä mahdollistaa optisen tehokkuuden tuplaamisen.

Tekniikan toimintaa esittävä kuvan Robot Man on valmistettu keltaisilla fotonisilla kiteillä tehostetuista kvanttipisteistä. Kukin valoalue sisältää tuhansia noin kuuden nanometrin kokoisia kvanttipisteitä.

Prosessi voidaan helposti laajentaa suuriin ja joustavin levyihin. Vaikka yksi kallis master-malli on suunniteltava erittäin tarkasti, mutta sitä voi käyttää tuottamaan tuhansia jäljennöksiä hyvin nopeasti ja edullisesti, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Myös Oregon State Universityssä on kehitetty uudenlaista kvanttipisteiden valmistustekniikkaa. Se hyödyntää vähemmän myrkyllisiä aineita ja edullisempaa valmistusmenetelmää, kuten jatkuvatoimista kemiallista reaktoria ja mikroaaltoihin perustuvaa yksinkertaista lämmitystekniikkaa.

Kuvan oranssiset OSU-kirjaimet syntyvät kvanttipisteiden tuottamina niiden absorboidessa sinistä valoa. Tekniikka voikin johtaa uuden sukupolven LED-valaistukseen, joka tuottaa käyttäjäystävällisempää valkoista valoa.

Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) tutkijat ovat tuottaneet ensimmäiset grafeeniin perustuvat kvanttipiste valodiodit (GQD-LED). Niille on saavutettu yli 1000 cd/m2 luminanssi, mikä on enemmän kuin nykyisin älypuhelimissa käytetyissä näytöissä. Lisäksi rakenne on niin ohut, että tutkijat uskovat taitettavan näytön olevan todellisuutta piankin.

University of Hiroshiman tutkijat ovat luoneet uudenlaisen sini-valkoisen valodiodin käyttäen piihin perustuvia kvanttipisteitä. Ratkaisu perustuu suurelta osin liuos- ja polymeeritekniikkaan ja se tuottaa virrankäytön ja optisen tehotiheydet, jotka ovat noin 300 kertaiset aiempiin vastaaviin tutkimustuloksiin verrattuna. Lisäksi ledin aktiivinen alue on 40 kertaa suurempi (4 mm2) kuin tyypillisen kaupallisen ledin. Paksuus on 0,5 milliä.

Aiheesta aiemmin:

Ohuita ja pieniä ledejä