Integration med stort område af kvanteprikker og fotoniske krystaller producerer lysere og mere effektivt lys

For nylig, quantum dots (QD'er) - halvlederpartikler i nanostørrelse, der producerer lyse, skarp, farvelys - er flyttet fra forskningslaboratoriet til kommercielle produkter som avancerede tv'er, e-læsere, bærbare computere, og endda noget LED-belysning. Imidlertid, QD'er er dyre at lave, så der er et skub for at forbedre deres ydeevne og effektivitet, samtidig med at de sænker deres fremstillingsomkostninger.

Forskere fra University of Illinois i Urbana-Champaign har produceret nogle lovende resultater mod dette mål, udvikling af en ny metode til at udvinde mere effektivt og polariseret lys fra kvantepunkter (QD'er) over et stort område. Deres metode, som kombinerer QD og fotonisk krystalteknologi, kunne føre til en lysere og mere effektiv mobiltelefon, tablet, og computerskærme, samt forbedret LED-belysning.

Med finansiering fra Dow Chemical Company, forskerholdet, ledet af Electrical &Computer Engineering (ECE) professor Brian Cunningham, Kemi professor Ralph Nuzzo, og professor i mekanisk videnskab og teknik Andrew Alleyne, indlejrede QD'er i nye polymermaterialer, der bevarer stærk kvanteeffektivitet. De brugte derefter elektrohydrodynamisk jet (e-jet) printteknologi til præcist at udskrive de QD-integrerede polymerer på fotoniske krystalstrukturer. Denne præcision eliminerer spildte QD'er, som er dyre at lave.

Disse fotoniske krystaller begrænser retningen, som det QD-genererede lys udsendes, hvilket betyder, at de producerer polariseret lys, hvilket er mere intenst end normalt QD-lysoutput.

Ifølge Gloria See, en ECE -kandidatstuderende og hovedforfatter af forskningen rapporteret i denne uge i Anvendt fysik bogstaver , deres replika støbte fotoniske krystaller kunne en dag føre til lysere, billigere, og mere effektive skærme. "Da skærme forbruger store mængder energi i enheder som bærbare computere, telefoner, og tablets, vores tilgang kan have en enorm indflydelse på energiforbrug og batterilevetid, "bemærkede hun.

"Hvis du starter med polariseret lys, så fordobler du din optiske effektivitet, " Se forklaret. "Hvis du sætter den fotoniske krystal-forstærkede kvanteprik i en enhed som en telefon eller computer, så holder batteriet meget længere, fordi displayet kun ville trække halvt så meget strøm som konventionelle skærme. "

For at demonstrere teknologien, Se fremstillet en ny 1 mm-enhed (aka Robot Man) lavet af gule fotoniske krystal-forstærkede QD'er. Enheden er lavet af tusindvis af kvanteprikker, hver måler omkring seks nanometer.

"Vi lavede en lille enhed, men processen kan let skaleres op til store fleksible plastikplader, "Se sagt. "Vi laver en dyr 'master' støbeskabelon, der skal designes meget præcist, men vi kan bruge skabelonen til at producere tusindvis af replikaer meget hurtigt og billigt."