Onlangs, quantum dots (QD's) - halfgeleiderdeeltjes van nanoformaat die heldere, scherp, gekleurd licht - zijn van het onderzoekslab overgestapt op commerciële producten zoals high-end tv's, e-readers, laptops, en zelfs wat led-verlichting. Echter, QD's zijn duur om te maken, dus er is een duwtje in de rug om hun prestaties en efficiëntie te verbeteren, terwijl ze hun fabricagekosten verlagen.

Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign hebben een aantal veelbelovende resultaten geboekt in de richting van dat doel, het ontwikkelen van een nieuwe methode om efficiënter en gepolariseerd licht te extraheren uit kwantumdots (QD's) over een grootschalig gebied. hun methode, die QD en fotonische kristaltechnologie combineert, kan leiden tot een helderdere en efficiëntere mobiele telefoon, tablet, en computerschermen, evenals verbeterde LED-verlichting.

Met financiering van de Dow Chemical Company, het onderzoeksteam, geleid door Electrical &Computer Engineering (ECE) Professor Brian Cunningham, scheikunde professor Ralph Nuzzo, en Mechanische Wetenschap &Engineering Professor Andrew Alleyne, ingebedde QD's in nieuwe polymeermaterialen die een sterke kwantumefficiëntie behouden. Vervolgens gebruikten ze elektrohydrodynamische jet (e-jet) printtechnologie om de QD-ingebedde polymeren nauwkeurig op fotonische kristalstructuren te printen. Deze precisie elimineert verspilde QD's, die duur zijn om te maken.

Deze fotonische kristallen beperken de richting waarin het QD-gegenereerde licht wordt uitgestraald, wat betekent dat ze gepolariseerd licht produceren, die intenser is dan de normale QD-lichtopbrengst.

Volgens Gloria Zie, een ECE-afgestudeerde student en hoofdauteur van het onderzoek rapporteerde deze week in Technische Natuurkunde Brieven , hun replica-gegoten fotonische kristallen zouden op een dag kunnen leiden tot helderdere, minder duur, en efficiëntere displays. "Aangezien schermen grote hoeveelheden energie verbruiken in apparaten zoals laptops, telefoons, en tabletten, onze aanpak kan een enorme impact hebben op het energieverbruik en de levensduur van de batterij, " merkte ze op.

"Als je begint met gepolariseerd licht, dan verdubbel je je optische efficiëntie, Zie uitgelegd. "Als je de fotonisch-kristal-versterkte kwantumstip in een apparaat zoals een telefoon of computer stopt, dan gaat de batterij veel langer mee omdat het scherm maar half zoveel stroom verbruikt als conventionele schermen."

Om de technologie te demonstreren, Zie gefabriceerd een nieuw 1 mm-apparaat (ook bekend als Robot Man) gemaakt van gele fotonisch-kristal-versterkte QD's. Het apparaat is gemaakt van duizenden kwantumdots, elk ongeveer zes nanometer groot.

"We hebben een klein apparaatje gemaakt, maar het proces kan eenvoudig worden opgeschaald tot grote flexibele plastic platen, Zie zei. "We maken één dure 'master' vormsjabloon die heel precies moet worden ontworpen, maar we kunnen de sjabloon gebruiken om duizenden replica's heel snel en goedkoop te produceren."