Een "superzuur" dat veel sterker is dan auto-accuzuur heeft een belangrijke vooruitgang mogelijk gemaakt in de richting van een nieuwe generatie LED-verlichting die veiliger is, goedkoper en gebruiksvriendelijker.

Onderzoekers van de Oregon State University gebruikten het organische superzuur om de prestaties van "quantum dots" gemaakt van koper-indiumdisulfide te verbeteren, een verbinding die veel minder toxisch is dan het lood of cadmium dat doorgaans als basis dient voor de lichtemitterende nanokristallen.

Gebruikt in optica en elektronica, kwantumdots bestaan ​​al een tijdje. Maar ze kunnen duur zijn om te produceren en ook onveilig voor sommige potentiële toepassingen, inclusief biomedische beeldvorming, vanwege de toxiciteit van lood en cadmium.

"Er zijn verschillende producten en technologieën waarop kwantumstippen kunnen worden toegepast, maar voor massaal consumentengebruik, misschien wel de belangrijkste is verbeterde led-verlichting, " zei Greg Herman, hoogleraar chemische technologie aan het OSU College of Engineering. "En er zijn nu lichtgevende nanokristal-tv's op de markt die gebruikmaken van kwantumdots."

Productietechnieken die in Oregon State worden ontwikkeld, hebben te maken met het toxiciteitsprobleem en zouden moeten worden opgeschaald naar grote volumes voor goedkope commerciële toepassingen. Ze zullen ook nieuwe manieren bieden om de precisie te bieden die nodig is voor een betere kleurcontrole; de grootte en samenstelling van het deeltje bepaalt de kleur van het licht.

In deze laatste studie gepubliceerd in Materialen Brieven , onderzoekers creëerden een superzuurbehandeling die de fotoluminescentie van de niet-toxische, niet-zware metalen quantum dots tot op het punt vergelijkbaar met het best presterende quantum dot-materiaal, cadmiumselenide.

"De lichtemissie van de met superzuur behandelde stippen is veel beter, " zei Herman, de corresponderende auteur van de studie. "Er zijn nog steeds problemen die moeten worden aangepakt, maar wat we hiermee hebben aangetoond is het vermogen om de levensduur van de kwantumstippen te verbeteren, en veel hogere kwantumefficiënties. En omdat deze kwantumstippen niet giftig zijn, het potentieel bestaat ook voor biomedische toepassingen."

Een kankerpatiënt, bijvoorbeeld, zou zeer stabiele stippen kunnen opnemen die zich op tumorplaatsen zouden verzamelen om beeldvorming mogelijk te maken.

"Dat is nog een reden waarom we met koper en indium werken, "zei hij. "Je wilt niet dat mensen cadmium of lood binnenkrijgen."

De National Science Foundation en Sharp Laboratories of America ondersteunden dit onderzoek. Medewerkers waren onder meer de toenmalige OSU-afgestudeerde studenten Yagenetfere Alemu en Gustavo Albuquerque.

Eerdere vooruitgang met kwantumdots in de staat Oregon omvatte de ontwikkeling van een "continue stroom" chemische reactor, evenals microgolfverwarmingstechnologie die conceptueel vergelijkbaar is met de ovens die eigendom zijn van de meeste Amerikaanse huishoudens.

Het continue stroomsysteem is snel en energiezuinig en zal de productiekosten verlagen. En de microgolftechnologie zorgt voor een nauwkeurige controle van de warmte die nodig is tijdens het productieproces, vertalen naar nanodeeltjes die de grootte hebben, vorm en compositie die ze moeten zijn.