Tehokkaasta ledistä laseriksi27.10.2020 National Institute of Standards and Technologyn (NIST) johtaman tutkijatiimin kehittämä uusi suunnitelma valodiodeille (LED) saattaa olla avain valolähdeledin tehonkasvun heikkenemisen (efficiency droop) voittamiseen. Laboratoriossa mikroskooppisilla ledeillä esitelty konsepti saavuttaa dramaattisen kirkkauden kasvun ja kyvyn luoda myös laservaloa - kaikki ominaisuuksia, jotka voisivat tehdä siitä arvokkaan useissa laajamittaisissa ja pienikokoisissa sovelluksissa. "Se on uusi ledivalojen valmistusarkkitehtuuri", sanoo NIST:n Babak Nikoobakht, joka suunnitteli uuden rakenteen. - Käytämme samoja materiaaleja kuin perinteisissä ledeissä. Ero on rakenteen muodossa." Tutkijoiden alkuperäisenä päätavoitteena oli kuitenkin vain luoda mikroskooppinen ledi käytettäväksi hyvin pienissä sovelluksissa. Ryhmä kokeili täysin uutta rakennesuunnitelmaa: Toisin kuin tavallisissa ledeissä käytetty tasomainen muotoilu, tutkijat rakensivat valonlähteen pitkistä, ohuista sinkkioksidisäikeistä, joita he kutsuvat eviksi. Heidän eväryhmänsä näyttää pieneltä kammalta, joka voi ulottua jopa "Näimme mahdollisuuden evissä, koska ajattelin, että niiden pitkänomainen muoto ja suuret sivupinnat saattavat pystyä vastaanottamaan enemmän sähkövirtaa", Babak Nikoobakht toteaa. ”Aluksi halusimme vain mitata, kuinka paljon uusi rakenne sietäisi virtaa. Ajatus oli kasvattaa virtaa, kunnes ledi palaisi, mutta se vain kirkastui." Heidän uusi rakenne loisti aallonpituuksilla, jotka kulkevat violetin ja ultravioletin välisellä rajalla, tuottaen noin 100 - 1000 kertaa enemmän tehoa kuin tyypilliset pienet ledit. Nikoobakht luonnehtii tulosta merkittäväksi peruslöydöksi. "Tyypillinen ledi, jonka pinta-ala on alle neliömikrometrin, loistaa noin 22 nanowatin teholla, mutta tämä voi tuottaa jopa 20 mikrowattia", hän sanoi. "Se viittaa siihen, että muotoilu voi voittaa ledivalojen pitkään jatkuneen teho kkuuden heikkenemisen kirkkaampien valonlähteiden valmistamiseksi." Ryhmä teki myös toisen yllättävän löydön. Virran edelleen kasvatuksen myötä ledin suhteellisen leveä aallonpituusalue kaventui lopulta kahteen voimakkaaseen violetin väriseen aallonpituuteen. Eli heidän pienestä ledistä oli tullut pieni laser. Ledin muuntaminen laseriksi vaatii yleensä sen kytkemisen resonanssionteloon, mutta tutkijoiden mukaan vaikuttaa siltä, että evän muotoilu voi tehdä koko työn yksin ilman, että tarvitaan perinteistä onteloa. Pieni laser olisi kriittinen sirumittakaavan sovelluksissa paitsi kemiallisten havaintojen lisäksi myös seuraavan sukupolven kädessä pidettävissä viestintätuotteissa, teräväpiirtonäytöissä ja desinfioinnissa. Aiheesta aiemmin: Tehokkaita ledejä nanolangasta Ohuita ja pieniä ledejä |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.