Uit het laatste onderzoek van het Niels Bohr Instituut blijkt dat leds gemaakt van nanodraden minder energie verbruiken en beter licht geven. De onderzoekers bestudeerden nanodraden met behulp van röntgenmicroscopie en met deze methode kunnen ze precies bepalen hoe de nanodraad moet worden ontworpen om de beste eigenschappen te geven. De resultaten worden gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift, ACS Nano .

Nanodraden zijn erg klein - ongeveer 2 micrometer hoog (1 micrometer is een duizendste van een millimeter) en 10-500 nanometer in diameter (1 nanometer is een duizendste van een micrometer). Nanodraden voor LED's bestaan ​​uit een binnenkern van galliumnitride (GaN) en een laag indium-gallium-nitride (InGaN) aan de buitenkant, beide zijn halfgeleidende materialen.

"Het licht in zo'n diode is afhankelijk van de mechanische spanning die tussen de twee materialen bestaat en de spanning is erg afhankelijk van hoe de twee lagen met elkaar in contact staan. We hebben een aantal nanodraden onderzocht met behulp van röntgenmicroscopie en ook al zouden de nanodraden in principe identiek moeten zijn, we kunnen zien dat ze verschillend zijn en een heel andere structuur hebben, " legt Robert Feidenhans'l uit, professor en hoofd van het Niels Bohr Instituut aan de Universiteit van Kopenhagen.

Verrassend efficiënt

De studies werden uitgevoerd met behulp van röntgenmicroscopie op nanoschaal in de elektronensynchrotron bij DESY in Hamburg, Duitsland. De methode is meestal erg tijdrovend en de resultaten zijn vaak beperkt tot zeer weinig of zelfs één proefpersoon. Maar hier zijn onderzoekers erin geslaagd om een ​​reeks rechtopstaande nanodraden in één keer te meten met behulp van een speciaal ontwerp van een nanogerichte röntgenstraal zonder de nanodraden daarbij te vernietigen.

"We hebben 20 nanodraden gemeten en toen we de beelden zagen, we waren erg verrast omdat je de details van elke nanodraad duidelijk kon zien. Je kunt de structuur van zowel de binnenkern als de buitenlaag zien. Als er defecten in de structuur zijn of als ze licht verbogen zijn, ze functioneren niet zo goed. Zodat we precies kunnen identificeren welke nanodraden het beste zijn en de meest efficiënte kern/schilstructuur hebben, " legt Tomas Stankevic uit, een PhD student in de onderzoeksgroep 'Neutron and X-ray Scattering' aan het Niels Bohr Instituut van de Universiteit van Kopenhagen.

De nanodraden worden geproduceerd door een bedrijf in Zweden en deze nieuwe informatie kan worden gebruikt om de laagstructuur in de nanodraden aan te passen. Professor Robert Feidenhans'l legt uit dat er een groot potentieel zit in dergelijke nanodraden. Ze zorgen voor een natuurlijker licht in LED's en ze zullen veel minder stroom verbruiken. In aanvulling, ze kunnen worden gebruikt in smartphones, televisies en vele vormen van verlichting.

De onderzoekers verwachten dat het heel snel kan gaan en dat ze over vijf jaar al in gebruik kunnen zijn.