Uusi joustava valoa emittoiva materiaali

Kalifornian yliopiston (UCLA) NanoSystems-instituutin (CNSI) johtama tutkimusryhmä esitteli uudentyyppistä valoa emittoivaa materiaalia, jonka odotetaan sopivan fotoniikkaan – laitteisiin, jotka perustuvat valoon samalla tavalla kuin nykyajan elektroniikka perustuu sähköisiin signaaleihin.

Tiimi yhdisti kaksiulotteista molybdeenidisulfidista puolijohdetta sekä Nafionia, polttokennoissa käytettävää polymeeriä.

Tuloksena oli tulostettava, laaja-alainen, venyvä kalvo, joka emittoi kirkasta valoa. Koska materiaali on kestävää ja edullista valmistaa, sillä on suuri potentiaali siruintegroiduille valonlähteille fotoniseen laskentaan.

Tulevaisuuden fotonisen laskennan kehitys voisi laajentaa huomattavasti nykyisten elektronisten tietokoneiden ominaisuuksia. Kun perinteisten puolijohteiden integroinnilla sirulle on rajoituksia, molybdeenidisulfidi ja muut 2D-materiaalit tarjoavat polun kohti erittäin ohuita, joustavia komponentteja, jotka voidaan rakentaa suoraan fotonisiin piireihin.

Kaksiulotteisen molybdeenidisulfidin soveltaminen fotoniikkaan on kuitenkin tähän mennessä ollut haastavaa. Yksinään nämä ohuet kerrokset ovat erittäin herkkiä ja tuottavat hyvin vähän valoa.

UCLA:n kehittämä uusi materiaali voittaa nämä rajoitukset, koska Nafion vahvistaa haurasta kaksiulotteista kerrosta ja parantaa sen pintavirheitä, saavuttaen suuruusluokkaa paremman valon emittointitehokkuuden.

UCLA:n tutkimusryhmä on epätavallisen monitieteinen. Kun useimmat Nafionin parissa työskentelevät ryhmät tulevat energiayhteisöstä – polttokennoista, akuista ja katalyysistä – ja 2D-puolijohteiden tutkijat eivät yleensä perehdy ionomeerikemiaan, UCLA:n energia- ja 2D-optoelektroniikan alaryhmä vaihtavat jatkuvasti ajatuksia materiaalien prosessoinnista.

Tämä päällekkäisyys synnytti ajatuksen kahden "yhteisen" materiaalin – Nafionin ja MoS2:n – yhdistämisestä eri maailmoista, ja odottamaton synergia mahdollisti läpimurron.

Tutkijat pinosivat vuorotellen 2D-molybdeenisulfidin ja Nafionin kerroksia, joita harvoin yhdistetään 2D-materiaaleihin. Tämä rakenne säilytti 2D-kerroksen ihanteellisen käyttäytymisen jopa paksuissa, joustavissa kalvoissa. Tavallisesti hauras materiaali otettiin sitten käyttöön laajoissa kalvoissa, jotka olivat huomattavasti kirkkaampia ja pysyivät vakaina ilmassa, vedessä ja venytettäessä.

Ainakin alkuu tutkijat aikovat käyttää uutta materiaalia kompakteissa, joustavissa ja venyvissä näytöissä, komponentteina tietokonesiruissa ja lasereissa.

Aiheesta aiemmin:

Ympäristöystävällistä painotekniikkaa digitaalinäytöille

Kuinka hiilinanoputket antavat enemmän valoa kuin saavat

Valoa tehokkaammin ja valolla tunnustellen