Gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuurmaterialen , Onderzoekers van de Universiteit van Manchester en de Universiteit van Sheffield laten zien dat nieuwe 2D 'designermaterialen' kunnen worden geproduceerd om flexibele, doorzichtige en efficiëntere elektronische apparaten.

Het team, onder leiding van Nobelprijswinnaar Sir Kostya Novoselov, maakte de doorbraak door LED's te maken die op atomair niveau zijn ontworpen.

Het nieuwe onderzoek toont aan dat grafeen en gerelateerde 2D-materialen kunnen worden gebruikt om lichtgevende apparaten te maken voor de volgende generatie mobiele telefoons, tablets en televisies om ze ongelooflijk dun te maken, flexibel, duurzaam en zelfs semi-transparant.

Het LED-apparaat is geconstrueerd door verschillende 2D-kristallen te combineren en straalt licht uit over het hele oppervlak. Zo dun zijn, met een dikte van slechts 10-40 atomen, deze nieuwe componenten kunnen de basis vormen voor de eerste generatie semi-transparante slimme apparaten.

Grafeen met een dikte van één atoom werd voor het eerst geïsoleerd en onderzocht in 2004 aan de Universiteit van Manchester. De potentiële toepassingen zijn enorm, maar een van de eerste gebieden waarop producten waarschijnlijk te zien zullen zijn, is de elektronica. Andere 2D-materialen, zoals boornitride en molybdeendisulfide, zijn sindsdien ontdekt, waardoor enorme nieuwe onderzoeksgebieden en toepassingsmogelijkheden ontstaan.

Door heterostructuren te bouwen - gestapelde lagen van verschillende 2D-materialen - om functionaliteit op maat te creëren en kwantumbronnen te introduceren om de beweging van elektronen te regelen, nieuwe mogelijkheden voor opto-elektronica op basis van grafeen zijn nu gerealiseerd.

Freddie Withers, Royal Academy of Engineering Research Fellow aan de Universiteit van Manchester, die de productie van de apparaten leidde, zei:"Omdat ons nieuwe type LED's slechts uit een paar atomaire lagen van 2D-materialen bestaat, zijn ze flexibel en transparant. We voorzien een nieuwe generatie opto-elektronische apparaten om uit dit werk voort te komen, van eenvoudige transparante verlichting en lasers tot complexere toepassingen."

Sir Kostya Novoselov legde de creatie van het LED-apparaat uit:"Door de heterostructuren op elastische en transparante substraten voor te bereiden, we laten zien dat ze de basis kunnen vormen voor flexibele en semi-transparante elektronica.

"Het scala aan functionaliteiten voor de gedemonstreerde heterostructuren zal naar verwachting verder groeien door het vergroten van het aantal beschikbare 2D-kristallen en het verbeteren van hun elektronische kwaliteit."

Prof Alexander Tartakovskii, van de Universiteit van Sheffield voegde toe:"De nieuwe LED-structuren zijn robuust en vertonen geen significante verandering in prestaties gedurende vele weken van metingen.

"Ondanks het begin van de productie van grondstoffen, het kwantumrendement (fotonen uitgezonden per geïnjecteerd elektron) is al vergelijkbaar met organische leds."