Joustavia ja nopeita ledejä

Manchesterin ja Sheffieldin yliopistojen tutkijat osoittavat, että uusi kaksiulotteinen "suunniteltu materiaali" voidaan tuottaa luomaan joustavia, läpinäkyviä ja tehokkaampia elektronisia laitteita.

Tutkijaryhmää, jota johti nobelisti Sir Kostya Novoselov, teki läpimurron luomalla ledin, jota muokattiin atomitasolla.

Saavutus osoittaa, että grafeenia ja vastaavia 2D-materiaaleja voitaisiin käyttää luomaan valoa säteileviä rakenteita seuraavan sukupolven matkapuhelimiin, tabletteihin ja televisioihin, tehden niistä eritäin ohuita, joustavia, kestäviä ja jopa osittain läpinäkyviä.

Tutkijat kokosivat ledirakenteen erilaisista 2D-kiteistä ja se säteilee valoa koko pinnaltaan. Rakenteet ovat vain 10 - 40 atomin paksuisia ja tutkijat arvelevat työn aikanaan johtavan yksinkertaisista läpinäkyvistä valaistuksen ja lasereiden laitteista aina monimutkaisempiin sovelluksiin kuten ensimmäisen sukupolven läpikuultaviin älylaitteisiin.

Tehostettu spontaani emissio

Berkeley Lab tutkijat ovat kehittäneet nanokokoinen optisen antennin, joka voi parantaa huomattavasti spontaania valoemissiota atomeista, molekyyleistä ja puolijohteisista kvanttipisteistä.

Tämä saavutus voi tuottaa valodiodeja, jotka voivat korvata laserit lyhyen kantaman optisessa viestinnässä, kuten optiset liitännät mikrosiruille sekä lukuisia muita mahdollisia sovelluksia.

"Sitten laserin keksinnön, spontaania valoemissiota on ylenkatsottu", toteaa tutkimusta vetänyt Berkeley Labin Eli Yablonovitch. "Kuitenkin sopivan optisen antennin avulla, spontaani emissio voi todella olla nopeampi kuin stimuloitu emissio."

Tutkijaryhmä käytti kullasta valmistettua erillistä antennia tehostamaan spontaania valonsäteilyä InGaAsP-nanotangosta 115-kertaisesti. Tutkijat uskovat optisien antennien avulla pystyvänsä tehostamaan spontaania emissiota enemmän kuin 2500-kertaisesti säilyttäen samalla valonemissiotehon yli 50-prosenttisena.

Laserit eivät ole parhaimmillaan alle metrin pituisilla optisilla yhteyksillä. Ne kuluttavat liikaa tehoa ja vievät liikaa tilaa mikropiireillä ja niiden välisillä yhteyksillä. Ledi on tähän tarkoitukseen taas liian hidas.

"Spontaani emissio molekyylikoon säteilijöistä hidastuu monilla kertaluokilla koska molekyylit ovat liian pieniä toimimaan omina antenneinaan" toteaa Yablonovitch. "Avain nopeuttaa näiden spontaania emissiota on kytkeä säteilevä molekyyli puolen aallonpituuden antenniin".