Voor de eerste keer, onderzoekers hebben light-emitting diodes (LED's) gemaakt op lichtgewicht flexibele metaalfolie.

Ingenieurs van de Ohio State University ontwikkelen op folie gebaseerde LED's voor draagbare ultraviolette (UV) lampen die soldaten en anderen kunnen gebruiken om drinkwater te zuiveren en medische apparatuur te steriliseren.

In het journaal Technische Natuurkunde Brieven , de onderzoekers beschrijven hoe ze de LED's hebben ontworpen om te schijnen in het hoogenergetische "diepe" uiteinde van het UV-spectrum. De universiteit zal de technologie in licentie geven aan de industrie voor verdere ontwikkeling.

Diep UV-licht wordt al gebruikt door het leger, humanitaire organisaties en de industrie voor toepassingen variërend van detectie van biologische agentia tot het genezen van kunststoffen, verklaarde Roberto Myers, universitair hoofddocent materiaalkunde en techniek aan de Ohio State.

Het probleem is dat conventionele diep-UV-lampen te zwaar zijn om gemakkelijk mee te nemen.

"Direct, als je diep ultraviolet licht wilt maken, je moet kwiklampen gebruiken, " zei Myers, die ook universitair hoofddocent elektrotechniek en computertechniek is. "Kwik is giftig en de lampen zijn omvangrijk en elektrisch inefficiënt. LED's, anderzijds, zijn echt efficiënt, dus als we UV-LED's zouden kunnen maken die veilig, draagbaar en goedkoop zijn, we zouden veilig drinkwater kunnen maken waar we het nodig hebben."

Hij merkte op dat andere onderzoeksgroepen op laboratoriumschaal diep-UV-leds hebben gefabriceerd, maar alleen door extreem zuivere, stijve monokristallijne halfgeleiders als substraten - een strategie die een enorme kostenbarrière oplegt voor de industrie.

Op folie gebaseerde nanotechnologie zou grootschalige productie van een lichtere, goedkopere en milieuvriendelijkere diep-uv-led. Maar Myers en doctoraalstudent materiaalwetenschappen Brelon J. May hopen dat hun technologie iets meer zal doen:een niche-onderzoeksveld dat bekend staat als nanofotonica veranderen in een levensvatbare industrie.

"Mensen zeiden altijd dat nanofotonica nooit commercieel belangrijk zal zijn, omdat je ze niet kunt opschalen. We zullen, nu kunnen we. We kunnen er een blad van maken als we willen, "Zei Myers. "Dat betekent dat we nanofotonica kunnen overwegen voor grootschalige productie."

Gedeeltelijk, deze nieuwe ontwikkeling is gebaseerd op een gevestigde techniek voor de groei van halfgeleiders die bekend staat als moleculaire bundelepitaxie, waarin verdampte elementaire materialen neerslaan op een oppervlak en zichzelf organiseren in lagen of nanostructuren. De onderzoekers van de staat Ohio gebruikten deze techniek om een ​​tapijt van dicht opeengepakte draden van aluminium galliumnitride te laten groeien op stukjes metaalfolie zoals titanium en tantaal.

De afzonderlijke draden zijn ongeveer 200 nanometer lang en ongeveer 20-50 nanometer in diameter - duizenden keren smaller dan een mensenhaar en onzichtbaar voor het blote oog.

Bij laboratoriumtesten, de nanodraden die op metaalfolies waren gegroeid, lichtten bijna net zo helder op als die vervaardigd op het duurdere en minder flexibele eenkristal silicium.

De onderzoekers werken eraan om de nanodraad-LED's nog helderder te maken, en zal vervolgens proberen de draden te laten groeien op folies gemaakt van gewonere metalen, inclusief staal en aluminium.