Nye lysdioder kan tilbyde en bedre måde at rense vand på i fjerntliggende områder

For første gang, forskere har skabt lysemitterende dioder (LED'er) på letvægts fleksibel metalfolie.

Ingeniører ved Ohio State University udvikler de foliebaserede lysdioder til bærbare ultraviolette (UV) lys, som soldater og andre kan bruge til at rense drikkevand og sterilisere medicinsk udstyr.

I journalen Anvendt fysik bogstaver , forskerne beskriver, hvordan de designet LED'erne til at skinne i den højenergiske "dybe" ende af UV-spektret. Universitetet vil give teknologien licens til industrien til videreudvikling.

Dybt UV-lys bruges allerede af militæret, humanitære organisationer og industri til applikationer lige fra påvisning af biologiske midler til hærdning af plast, forklarede Roberto Myers, lektor i materialevidenskab og teknik ved Ohio State.

Problemet er, at konventionelle dyb-UV-lamper er for tunge til let at bære rundt på.

"Lige nu, hvis du vil lave dybt ultraviolet lys, du skal bruge kviksølvlamper, " sagde Myers, som også er lektor i el- og computerteknik. "Kviksølv er giftigt, og lamperne er voluminøse og elektrisk ineffektive. LED'er, på den anden side, er virkelig effektive, så hvis vi kunne lave UV LED'er, der er sikre og bærbare og billige, vi kunne lave sikkert drikkevand, hvor end vi har brug for det."

Han bemærkede, at andre forskningsgrupper har fremstillet dybe UV-LED'er i laboratorieskala, men kun ved at bruge ekstremt rene, stive enkeltkrystal-halvledere som substrater - en strategi, der pålægger industrien en enorm omkostningsbarriere.

Foliebaseret nanoteknologi kunne muliggøre produktion i stor skala af en lighter, billigere og mere miljøvenlig dyb-UV LED. Men Myers og ph.d.-studerende i materialevidenskab Brelon J. håber måske, at deres teknologi vil gøre noget mere:gøre et nicheforskningsfelt kendt som nanofotonik til en levedygtig industri.

"Folk har altid sagt, at nanofotonik aldrig vil være kommercielt vigtig, fordi du ikke kan skalere dem op. Godt, nu kan vi. Vi kan lave et ark af dem, hvis vi vil, " sagde Myers. "Det betyder, at vi kan overveje nanofotonik til storskala fremstilling."

Delvis, denne nye udvikling er afhængig af en veletableret halvledervækstteknik kendt som molekylær stråleepitaxi, hvor fordampede elementære materialer sætter sig på en overflade og selvorganiserer sig i lag eller nanostrukturer. Ohio State-forskerne brugte denne teknik til at dyrke et tæppe af tætpakkede aluminium galliumnitridtråde på stykker metalfolie som titanium og tantal.

De enkelte ledninger er omkring 200 nanometer høje og omkring 20-50 nanometer i diameter - tusindvis af gange smallere end et menneskehår og usynlige for det blotte øje.

I laboratorietests, nanotrådene dyrket på metalfolier lyste næsten lige så klart op som dem, der blev fremstillet på det dyrere og mindre fleksible enkeltkrystal silicium.

Forskerne arbejder på at gøre nanowire LED'erne endnu lysere, og vil derefter forsøge at dyrke ledningerne på folier lavet af mere almindelige metaller, herunder stål og aluminium.