Por primera vez, los investigadores han creado-diodos emisores de luz (LED) en láminas metálicas ligeras y flexibles.
Los ingenieros de la Universidad Estatal de Ohio están desarrollando LED basados en láminas para luces ultravioleta (UV) portátiles que los soldados y otras personas pueden usar para purificar el agua potable y esterilizar equipos médicos.
In the journal Applied Physics Letters, the researchers describe how they designed the LEDs to shine in the high-energy "deep" end of the UV spectrum. The university will license the technology to industry for further development.
La luz ultravioleta profunda ya es utilizada por el ejército, las organizaciones humanitarias y la industria para aplicaciones que van desde la detección de agentes biológicos hasta el curado de plásticos, explicó Roberto Myers, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en el estado de Ohio.
El problema es que las lámparas-UV profundas convencionales son demasiado pesadas para transportarlas fácilmente.
"Right now, if you want to make deep ultraviolet light, you've got to use mercury lamps," said Myers, who is also an associate professor of electrical and computer engineering. "Mercury is toxic and the lamps are bulky and electrically inefficient. LEDs, on the other hand, are really efficient, so if we could make UV LEDs that are safe and portable and cheap, we could make safe drinking water wherever we need it."
He noted that other research groups have fabricated deep-UV LEDs at the laboratory scale, but only by using extremely pure, rigid single-crystal semiconductors as substrates—a strategy that imposes an enormous cost barrier for industry.
La nanotecnología-basada en láminas podría permitir la producción a gran-escala de un LED ultravioleta profundo-más ligero, más económico y más respetuoso con el medio ambiente. Pero Myers y el estudiante de doctorado en ciencia de materiales Brelon J. May esperan que su tecnología haga algo más: convertir un campo de investigación de nicho conocido como nanofotónica en una industria viable.
"People always said that nanophotonics will never be commercially important, because you can't scale them up. Well, now we can. We can make a sheet of them if we want," Myers said. "That means we can consider nanophotonics for large-scale manufacturing."
En parte, este nuevo desarrollo se basa en una técnica de crecimiento de semiconductores bien-establecida conocida como epitaxia de haz molecular, en la que los materiales elementales vaporizados se depositan en una superficie y se auto-organizan en capas o nanoestructuras. Los investigadores del estado de Ohio utilizaron esta técnica para hacer crecer una alfombra de alambres de nitruro de aluminio y galio muy apretados sobre piezas de lámina metálica como titanio y tantalio.
The individual wires measure about 200 nanometers tall and about 20-50 nanometers in diameter—thousands of times narrower than a human hair and invisible to the naked eye.
En las pruebas de laboratorio, los nanocables desarrollados en láminas de metal se iluminaron casi tan intensamente como los fabricados en silicio monocristalino, más costoso y menos flexible.{0}}
Los investigadores están trabajando para hacer que los LED de nanocables sean aún más brillantes y, a continuación, intentarán hacer crecer los cables en láminas hechas de metales más comunes, como acero y aluminio.
