I ricercatori della Ohio State University hanno sviluppato una tecnica per creare diodi emettitori di luce su lamina di metallo. Credito:Brelon J. May, per gentile concessione dell'Ohio State University.
Per la prima volta, i ricercatori hanno creato diodi a emissione di luce (LED) su lamina metallica flessibile leggera.
Gli ingegneri dell'Ohio State University stanno sviluppando i LED a base di pellicola per le luci ultraviolette (UV) portatili che i soldati e altri possono utilizzare per purificare l'acqua potabile e sterilizzare le apparecchiature mediche.
Nel diario Lettere di fisica applicata , i ricercatori descrivono come hanno progettato i LED per brillare nell'estremità "profonda" ad alta energia dello spettro UV. L'università concederà in licenza la tecnologia all'industria per un ulteriore sviluppo.
La luce UV profonda è già utilizzata dai militari, organizzazioni umanitarie e industria per applicazioni che vanno dal rilevamento di agenti biologici alla polimerizzazione della plastica, ha spiegato Roberto Myers, professore associato di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Ohio State.
Il problema è che le lampade UV profonde convenzionali sono troppo pesanti per essere trasportate facilmente.
"Proprio adesso, se vuoi fare luce ultravioletta profonda, devi usare lampade al mercurio, " ha detto Myers, che è anche professore associato di ingegneria elettrica e informatica. "Il mercurio è tossico e le lampade sono ingombranti ed elettricamente inefficienti. LED, d'altra parte, sono davvero efficienti, quindi se potessimo realizzare LED UV sicuri, portatili ed economici, potremmo produrre acqua potabile sicura ovunque ne abbiamo bisogno."
I nanofili sono stati coltivati su lamina di titanio presso la Ohio State University. Credito:Brelon J. May, per gentile concessione dell'Ohio State University.
Ha notato che altri gruppi di ricerca hanno fabbricato LED UV profondi su scala di laboratorio, ma solo utilizzando purissimi, semiconduttori rigidi a cristallo singolo come substrati, una strategia che impone un'enorme barriera di costi per l'industria.
La nanotecnologia basata su pellicola potrebbe consentire la produzione su larga scala di un più leggero, LED UV profondi più economici e più rispettosi dell'ambiente. Ma Myers e il dottorando in scienze dei materiali Brelon J. May sperano che la loro tecnologia faccia qualcosa di più:trasformare un campo di ricerca di nicchia noto come nanofotonica in un'industria praticabile.
"La gente ha sempre detto che la nanofotonica non sarà mai importante dal punto di vista commerciale, perché non puoi scalarli. Bene, ora possiamo. Possiamo farne un foglio se vogliamo, " ha detto Myers. "Ciò significa che possiamo prendere in considerazione la nanofotonica per la produzione su larga scala".
In parte, questo nuovo sviluppo si basa su una tecnica di crescita dei semiconduttori ben consolidata nota come epitassia a fascio molecolare, in cui i materiali elementari vaporizzati si depositano su una superficie e si auto-organizzano in strati o nanostrutture. I ricercatori dello Stato dell'Ohio hanno utilizzato questa tecnica per far crescere un tappeto di fili di nitruro di gallio di alluminio ben impacchettati su pezzi di lamina metallica come titanio e tantalio.
I singoli fili misurano circa 200 nanometri di altezza e circa 20-50 nanometri di diametro, migliaia di volte più stretti di un capello umano e invisibili a occhio nudo.
Nei test di laboratorio, i nanofili cresciuti su fogli di metallo si illuminavano quasi altrettanto intensamente di quelli prodotti sul silicio monocristallino più costoso e meno flessibile.
I ricercatori stanno lavorando per rendere i LED a nanofili ancora più luminosi, e poi proverò a far crescere i fili su lamine realizzate con metalli più comuni, compreso acciaio e alluminio.
