Osclaíonn modh poncanna chandamach nua chun solas infridhearg a ghiniúint an doras chuig léasair lár-infridhearg agus braiteoirí cost-éifeachtach.
D’aimsigh foireann taighdeoirí faoi stiúir Philippe Guyot Sionnest, ollamh le fisic agus ceimic in Ollscoil Chicago, bealach le déanaí chun solas infridhearg a ghiniúint trí phonc chandamach collóideach a osclaíonn an doras don fhéidearthacht an raon lár-infridhearg a ath-shainmhíniú (3 go 5 µm), toisc go raibh na poncanna a fuair siad ar a gcéad iarracht beagnach chomh héifeachtach leis na gnáthmhodhanna a bhí ann cheana féin.
Is nanaicriostail/cáithníní leathsheoltóra iad poncanna candamacha collóideacha le trastomhas de thart ar 5 go 20 nm, de ghnáth déanta as seiléiníd caidmiam (CdSe), suilfíd caidmiam (CdS), suilfíd luaidhe (PbS), ocsaíd since (ZnO), agus fosfíd indium (InP). ), a bhfuil airíonna uathúla optúla agus leictreonacha. Athshondaíonn tonnta leictreon laistigh de na cáithníní seo, cosúil le tonnta fuaime nó solais i gcuas, agus cruthaíonn sé staideanna seasta ar féidir iad a choigeartú go speictreach de réir mhéid na nanocriostal.
Fuarthas poncanna chandamach a tháirgeann solas infheicthe i dtáirgí tráchtála amhail dé-óid astaithe solais (LEDs) agus teilifíseáin. Ach go dtí seo, más mian le duine poncanna chandamach a fhéadfaidh solas lár-infridhearg a tháirgeadh, is gnách go mbíonn sé deacair a bhaint amach.
Cé go bhfuil móilíní orgánacha déanta as adaimh solais, atá iontach do ruaimeanna agus fluaraiseacht sa raon infheicthe, ní fheidhmíonn siad chomh maith sa raon lár-infridhearg, áit a creathadh na móilíní freisin sa réigiún lár-infridhearg agus go tapa faoi chois leictreonach. excitation.
Tá ábhair ponc chandamach leathsheoltóra neamhorgánacha intuaslagtha cosúil le móilíní ruaime agus tá excitations leictreonacha intunable acu sa bhanna lár-infridhearg, ach tá siad comhdhéanta d'adaimh throma a chreathadh ag minicíochtaí i bhfad níos ísle, rud a fhágann gur ábhair infridhearg maith iad agus ábhair réitigh-phróiseáilte," a deir Guyot. Sinnest. Sin a thug an smaoineamh dúinn staidéar a dhéanamh ar phonc chandamach leathsheoltóra infridhearg - cuireadh tús leis 25 bliain ó shin."
Tá léasair infridhearg déanta faoi láthair trí phróiseas epitaxy mhóilíneach, atá, cé go bhfuil sé éifeachtach, dian ar shaothar agus costasach. Dá bhrí sin, bhí na taighdeoirí ag iarraidh bealach níos fearr a chruthú chun léasair infridhearg a bhaint amach bunaithe ar poncanna chandamach.
Meicnic chandamach agus an éifeacht easghluaiseachta
Chinn an fhoireann teicníc "cascáideach" a iniúchadh a úsáidtear go forleathan chun léasair a dhéanamh. Chun é seo a dhéanamh, rinne siad dúch dubh déanta as trilliún de nanacriostail croí/bhlaosc bídeach HgSe/CdSe, brataithe le leictreoid seoltaí é, galaithe an dara leictreoid seoltaí ar a bharr, agus chuir siad fuinneamh air.
Is éard atá i gceist lena modh ná sruth leictreach a rith tríd an bhfeiste, na milliúin leictreon a sheoladh chuig an bhfeiste. Má éiríonn leo, rachaidh na leictreoin trí shraith de leibhéil éagsúla fuinnimh, cosúil le titim síos sraith easanna. Gach uair a thiteann leictreon leibhéal fuinnimh, faigheann sé deis fuinneamh a astú i bhfoirm solais. Oibríonn sé a bhuíochas le meicnic chandamach.
Míníonn Guyot Sionnest, “I easghluaiseachta LED, déileálaimid le dhá stát den phonc chandamach: an staid talún is ísle, atá ar aon dul le staid an adaimh hidrigine, agus an chéad stát corraithe, atá ar aon dul leis an stát p. ." Nuair a scíth a ligean ar leictreon ón p-stát go dtí an s-stát, astaíonn sé solas lár-infridhearg. Ligeann an claonadh idir na pointí don leictreon tollánú ón stát seo go dtí an staid p ag an gcéad phointe eile, agus mar sin de."
Chun iontas na foirne, chonaic siad solas ar a gcéad iarracht chun solas infridhearg a ghiniúint trí poncanna chandamach collóideach. méadaítear poncanna candamach, feabhsóidh a bhfeidhmíocht de réir roinnt orduithe méide. Beidh na foinsí solais sin in ann éifeachtúlacht gan fasach agus costas íseal a bhaint amach."
Míníonn Guyot Sionnest, “Tá an tollánú roghnaithe ó s-staid phonc chandamach amháin go dtí staid p an chéad phonc chandamach eile i bhfad ó bheith soiléir, mar is féidir freisin dul go simplí ó s-staid aon phonc amháin go dtí an pointe eile. Shíleamar ar dtús go mbeadh athshondas de dhíth ar an rogha seo ag claonadh mín, ach ar bhealach éigin nach bhfuil ar eolas go fóill socraítear na leictreoin i gcascáid seachas a bheith ag sileadh anuas, mar sin ní hionann an laofacht."
Níl aon mhórdhúshláin ag baint leis an obair seo, toisc gur feidhm é obair na foirne roimhe seo maidir le poncanna candamach infridhearg fluaraiseacha a dhéanamh sa saotharlann, agus tá taithí acu cheana féin ar na chéad stiúir lár-infridhearg a dhéanamh le poncanna chandamach, agus a gcuid tomhais a dhéanamh. solas aschuir.
"Ach éilíonn sé meascán neamhghnách de scileanna ag na comhéadain ceimiceacha agus fisiceacha." Deir Guyot Sionnest, "buíochas le Xinygyu Shen agus Ananth Kamath. Is beag foirne a bhí in ann na scileanna ceimiceacha a chomhcheangal chun poncanna candamach a dhéanamh, na huirlisí déantúsaíochta chun na feistí a dhéanamh, agus an ionstraimíocht lár-infridhearg chun iad a thréithriú."
Braiteoirí gáis optúla agus léasair
Is braiteoirí optúla gáis é an t-iarratas is soiléire agus is dóchúla ar sholas infridhearg a ghintear trí phonc chandamach, a deir Guyot Sionnest: “Déanfaidh olltáirgeadh soilse poncanna candamach tapa agus éifeachtacha, agus brathadóirí poncanna candamach tapa agus éifeachtacha mar an gcéanna, braiteadh gás optúil i bhfad níos saoire. ná an teicneolaíocht leathsheoltóra atá ann faoi láthair. Soláthróidh sé freisin íogaireacht níos fearr ná teicneolaíochtaí ar chostas íseal bunaithe ar fhoinsí teasa agus brathadóirí teirmeleictreacha."
Is leathnú féideartha ar an obair seo iad léasair, ach níl sé cinnte go mbainfear amach iad. Thairis sin, d’fhéadfadh go n-éileodh iarratais tráchtála úsáid a bhaint as poncanna chandamach atá saor ó eilimintí tocsaineacha agus rialaithe amhail mearcair, caidmiam agus luaidhe.
Dúirt Xingyu Shen, mac léinn iarchéime ag Guyot Sionnest, "D'fhéadfadh modh éifeachtach ó thaobh costais agus éasca le húsáid chun solas infridhearg a chruthú ó phonc chandamach a bheith an-úsáideach."
