Pour la première fois, des chercheurs ont créé-des diodes électroluminescentes (DEL) sur une feuille métallique souple et légère.
Les ingénieurs de l'Ohio State University développent des LED à base de feuilles pour les lampes ultraviolettes (UV) portables que les soldats et d'autres peuvent utiliser pour purifier l'eau potable et stériliser le matériel médical.
In the journal Applied Physics Letters, the researchers describe how they designed the LEDs to shine in the high-energy "deep" end of the UV spectrum. The university will license the technology to industry for further development.
La lumière UV profonde est déjà utilisée par les militaires, les organisations humanitaires et l'industrie pour des applications allant de la détection d'agents biologiques au durcissement des plastiques, a expliqué Roberto Myers, professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux à l'Ohio State.
Le problème est que les lampes-UV profondes conventionnelles sont trop lourdes pour être facilement transportées.
"Right now, if you want to make deep ultraviolet light, you've got to use mercury lamps," said Myers, who is also an associate professor of electrical and computer engineering. "Mercury is toxic and the lamps are bulky and electrically inefficient. LEDs, on the other hand, are really efficient, so if we could make UV LEDs that are safe and portable and cheap, we could make safe drinking water wherever we need it."
He noted that other research groups have fabricated deep-UV LEDs at the laboratory scale, but only by using extremely pure, rigid single-crystal semiconductors as substrates—a strategy that imposes an enormous cost barrier for industry.
La nanotechnologie à base de feuilles-pourrait permettre la production-à grande échelle d'une LED UV profonde -plus légère, moins chère et plus respectueuse de l'environnement. Mais Myers et le doctorant en sciences des matériaux Brelon J. May espèrent que leur technologie fera quelque chose de plus : transformer un domaine de recherche de niche connu sous le nom de nanophotonique en une industrie viable.
"People always said that nanophotonics will never be commercially important, because you can't scale them up. Well, now we can. We can make a sheet of them if we want," Myers said. "That means we can consider nanophotonics for large-scale manufacturing."
Ce nouveau développement repose en partie sur une technique de croissance de semi-conducteurs bien établie, connue sous le nom d'épitaxie par jet moléculaire, dans laquelle des matériaux élémentaires vaporisés se déposent sur une surface et s'auto-organisent en couches ou nanostructures. Les chercheurs de l'État de l'Ohio ont utilisé cette technique pour faire pousser un tapis de fils de nitrure de gallium et d'aluminium étroitement emballés sur des morceaux de feuille métallique tels que le titane et le tantale.
The individual wires measure about 200 nanometers tall and about 20-50 nanometers in diameter—thousands of times narrower than a human hair and invisible to the naked eye.
Lors de tests en laboratoire, les nanofils développés sur des feuilles métalliques s'éclairaient presque aussi intensément que ceux fabriqués sur le silicium monocristallin plus cher et moins flexible.
Les chercheurs s'efforcent de rendre les LED à nanofils encore plus lumineuses et essaieront ensuite de faire pousser les fils sur des feuilles fabriquées à partir de métaux plus courants, notamment l'acier et l'aluminium.
