(Phys.org) —De meeste moderne elektronica, van flatscreen-tv's en smartphones tot draagbare technologieën en computerschermen, gebruik kleine lichtgevende diodes, of LED's. Deze LED's zijn gebaseerd op halfgeleiders die licht uitstralen met de beweging van elektronen. Naarmate apparaten kleiner en sneller worden, er is meer vraag naar dergelijke halfgeleiders die kleiner zijn, sterker en energiezuiniger.

Wetenschappers van de Universiteit van Washington hebben de dunste bekende LED gebouwd die kan worden gebruikt als een bron van lichtenergie in elektronica. De LED is gebaseerd op tweedimensionale, flexibele halfgeleiders, waardoor het mogelijk is om te stapelen of te gebruiken in veel kleinere en meer diverse toepassingen dan de huidige technologie toelaat.

"We zijn in staat om de dunst mogelijke leds te maken, slechts drie atomen dik en toch mechanisch sterk. Dergelijke dunne en opvouwbare LED's zijn van cruciaal belang voor toekomstige draagbare en geïntegreerde elektronische apparaten, " zei Xiaodong Xu, een UW-assistent-professor in materiaalkunde en engineering en in natuurkunde.

Xu samen met Jason Ross, een afgestudeerde student materiaalkunde en techniek aan de UW, co-auteur van een paper over deze technologie die op 9 maart online verscheen in Natuur Nanotechnologie .

De meeste consumentenelektronica maakt gebruik van driedimensionale LED's, maar deze zijn 10 tot 20 keer dikker dan de LED's die door de UW worden ontwikkeld.

"Dit zijn er 10, 000 keer kleiner dan de dikte van een mensenhaar, maar het licht dat ze uitstralen kan worden gezien door standaard meetapparatuur, Ross zei. "Dit is een enorme sprong voorwaarts in de miniaturisering van technologie, en omdat het een halfgeleider is, je kunt er bijna alles mee doen wat mogelijk is met bestaande, driedimensionale siliciumtechnologieën, ' zei Roos.

De LED van de UW is gemaakt van vlakke platen van de moleculaire halfgeleider die bekend staat als wolfraamdiselenide, een lid van een groep tweedimensionale materialen die onlangs zijn geïdentificeerd als de dunste bekende halfgeleiders. Onderzoekers gebruiken gewoon plakband om een ​​enkel vel van dit materiaal uit dikke, gelaagde stukken in een methode geïnspireerd op de 2010 Nobelprijs voor Natuurkunde toegekend aan de Universiteit van Manchester voor het isoleren van één atoom dikke vlokken koolstof, genaamd grafeen, uit een stuk grafiet.

Naast lichtgevende toepassingen, deze technologie zou deuren kunnen openen voor het gebruik van licht als verbindingen om computerchips op nanoschaal te laten werken in plaats van standaardapparaten die werken op de beweging van elektronen, of elektriciteit. Dit laatste proces creëert veel warmte en verspilt energie, terwijl het zeer efficiënt zou zijn om licht door een chip te sturen om hetzelfde doel te bereiken.

"Een veelbelovende oplossing is om de elektrische interconnectie te vervangen door optische, die de hoge bandbreedte behoudt, maar minder energie verbruikt, Xu zei. "Ons werk maakt het mogelijk om sterk geïntegreerde en energiezuinige apparaten te maken in gebieden zoals verlichting, optische communicatie en nanolasers."

Het onderzoeksteam werkt aan efficiëntere manieren om deze dunne LED's te maken en kijkt naar wat er gebeurt als tweedimensionale materialen op verschillende manieren worden gestapeld. Aanvullend, van deze materialen is aangetoond dat ze op nieuwe manieren reageren met gepolariseerd licht die andere materialen niet kunnen, en onderzoekers zullen die toepassingen ook blijven nastreven.