Nanotråde kunne være fremtidens lysdioder

Den seneste forskning fra Niels Bohr Institutet viser, at LED'er lavet af nanotråde vil bruge mindre energi og give bedre lys. Forskerne undersøgte nanotråde ved hjælp af røntgenmikroskopi, og med denne metode kan de pege på præcis, hvordan nanotråden skal designes for at give de bedste egenskaber. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, ACS Nano .

Nanotråde er meget små - omkring 2 mikrometer høje (1 mikrometer er en tusindedel af en millimeter) og 10-500 nanometer i diameter (1 nanometer er en tusindedel af en mikrometer). Nanotråde til LED'er består af en indre kerne af galliumnitrid (GaN) og et lag af indium-gallium-nitrid (InGaN) på ydersiden, som begge er halvledende materialer.

"Lyset i sådan en diode er afhængig af den mekaniske belastning, der er mellem de to materialer, og belastningen er meget afhængig af, hvordan de to lag er i kontakt med hinanden. Vi har undersøgt en række nanotråde ved hjælp af røntgenmikroskopi og selvom nanotrådene i princippet skal være identiske, vi kan se, at de er forskellige og har meget forskellig struktur, " forklarer Robert Feidenhans'l, professor og leder af Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

Overraskende effektiv

Undersøgelserne blev udført ved hjælp af røntgenmikroskopi i nanoskala i elektronsynkrotronen ved DESY i Hamborg, Tyskland. Metoden er normalt meget tidskrævende, og resultaterne er ofte begrænset til meget få eller endda et enkelt studieemne. Men her har forskere formået at måle en række opretstående nanotråde på én gang ved hjælp af et specielt design af en nanofokuseret røntgenstråle uden at ødelægge nanotrådene i processen.

"Vi målte 20 nanotråde, og da vi så billederne, vi var meget overraskede, fordi man tydeligt kunne se detaljerne i hver nanotråd. Du kan se strukturen af ​​både den indre kerne og det ydre lag. Hvis der er fejl i strukturen, eller hvis de er let bøjede, de fungerer ikke så godt. Så vi kan identificere præcis hvilke nanotråde der er de bedste og har den mest effektive kerne/skal struktur, " forklarer Tomas Stankevic, en ph.d.-studerende i forskningsgruppen 'Neutron- og røntgenspredning' på Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Nanotrådene er produceret af en virksomhed i Sverige, og denne nye information kan bruges til at justere lagstrukturen i nanotrådene. Professor Robert Feidenhans'l forklarer, at der er et stort potentiale i sådanne nanotråde. De vil give et mere naturligt lys i LED'er, og de vil bruge meget mindre strøm. Ud over, de kunne bruges i smartphones, fjernsyn og mange former for belysning.

Forskerne forventer, at tingene kan gå meget hurtigt, og at de allerede kan være i brug inden for fem år.