Questa rappresentazione grafica mostra gli strati del LED 2-D e come emette luce. Credito:U di Washington
(Phys.org) —La maggior parte dell'elettronica moderna, da TV a schermo piatto e smartphone a tecnologie indossabili e monitor di computer, utilizzare minuscoli diodi emettitori di luce, o LED. Questi LED sono basati su semiconduttori che emettono luce con il movimento degli elettroni. Man mano che i dispositivi diventano più piccoli e più veloci, c'è più richiesta per tali semiconduttori che sono più piccoli, più forte e più efficiente dal punto di vista energetico.
Gli scienziati dell'Università di Washington hanno costruito il LED più sottile conosciuto che può essere utilizzato come fonte di energia luminosa nell'elettronica. Il LED è basato su bidimensionale, semiconduttori flessibili, rendendo possibile impilare o utilizzare in applicazioni molto più piccole e diversificate rispetto a quanto consentito dalla tecnologia attuale.
"Siamo in grado di realizzare i LED più sottili possibili, solo tre atomi di spessore ma meccanicamente forte. Questi LED sottili e pieghevoli sono fondamentali per i futuri dispositivi elettronici portatili e integrati, " disse Xiaodong Xu, un assistente professore UW in scienza e ingegneria dei materiali e in fisica.
Xu insieme a Jason Ross, uno studente laureato in scienze dei materiali e ingegneria UW, coautore di un articolo su questa tecnologia apparso online il 9 marzo in Nanotecnologia della natura .
La maggior parte dell'elettronica di consumo utilizza LED tridimensionali, ma questi sono da 10 a 20 volte più spessi dei LED sviluppati dall'UW.
"Questi sono 10, 000 volte più piccolo dello spessore di un capello umano, tuttavia la luce che emettono può essere vista da apparecchiature di misurazione standard, " ha detto Ross. "Questo è un enorme salto di miniaturizzazione della tecnologia, e poiché è un semiconduttore, puoi fare quasi tutto ciò che è possibile con l'esistente, tecnologie del silicio tridimensionale, " ha detto Rossi.
Il LED dell'UW è costituito da fogli piatti del semiconduttore molecolare noto come diseleniuro di tungsteno, un membro di un gruppo di materiali bidimensionali che sono stati recentemente identificati come i semiconduttori più sottili conosciuti. I ricercatori usano un normale nastro adesivo per estrarre un singolo foglio di questo materiale da spessi, pezzi stratificati in un metodo ispirato al Premio Nobel per la Fisica 2010 assegnato all'Università di Manchester per l'isolamento di scaglie di carbonio dello spessore di un atomo, chiamato grafene, da un pezzo di grafite.
Oltre alle applicazioni luminose, questa tecnologia potrebbe aprire le porte all'utilizzo della luce come interconnessioni per far funzionare chip di computer su nanoscala invece di dispositivi standard che funzionano con il movimento degli elettroni, o elettricità. Quest'ultimo processo crea molto calore e spreca energia, mentre inviare luce attraverso un chip per raggiungere lo stesso scopo sarebbe altamente efficiente.
Questa è una vista ravvicinata di un singolo strato di atomi del materiale semiconduttore, diseleniuro di tungsteno, su ossido di silicio. La capacità di vedere il contrasto del singolo strato di atomi sullo sfondo mostra quanto fortemente questi materiali interagiscono con la luce. Credito:U di Washington
"Una soluzione promettente è sostituire l'interconnessione elettrica con quella ottica, che manterrà l'elevata larghezza di banda ma consumerà meno energia, " Xu ha detto. "Il nostro lavoro consente di realizzare dispositivi altamente integrati ed efficienti dal punto di vista energetico in aree come l'illuminazione, comunicazione ottica e nano laser."
Il team di ricerca sta lavorando a modi più efficienti per creare questi LED sottili e osservando cosa succede quando i materiali bidimensionali vengono impilati in modi diversi. Inoltre, questi materiali hanno dimostrato di reagire con la luce polarizzata in modi nuovi che nessun altro materiale può, e anche i ricercatori continueranno a perseguire tali applicazioni.
