Улучшения стоимости, окружающей среды и производительности могут, наконец, создать твердотельные системы освещения, которые действительно нравятся потребителям, и помочь стране сократить расходы на освещение почти вдвое, говорят исследователи, по сравнению со стоимостью ламп накаливания и люминесцентного освещения.
Та же технология может также широко использоваться в улучшенных световых дисплеях, экранах компьютеров, смартфонах, телевизорах и других системах.
Ключ к достижениям, которые были опубликованы в Journal of Nanoparticle Research, заключается в использовании химического реактора с «непрерывным потоком» и технологии микроволнового нагрева, которая концептуально похожа на духовки, которые являются частью почти каждой современной кухни.
Система с непрерывным потоком быстрая, дешевая, энергоэффективная и сокращает производственные затраты. И технология микроволнового нагрева решит проблему, которая до сих пор сдерживала более широкое использование этих систем, а именно точный контроль тепла, необходимого во время процесса.
Микроволновый подход приведет к разработке наночастиц точно нужного размера, формы и состава.
«Существует множество продуктов и технологий, в которых могут применяться квантовые точки, но для массового использования, возможно, наиболее важным является улучшенное светодиодное освещение», — сказал Грег Херман, доцент и инженер-химик Инженерного колледжа ОГУ.
«Возможно, мы наконец-то сможем производить недорогое, энергоэффективное светодиодное освещение с мягким белым светом, который действительно нужен людям», — сказал Херман. «В то же время эта технология будет использовать нетоксичные материалы и значительно сократить отходы используемых материалов, что приведет к снижению затрат и защите окружающей среды."
По словам Хермана, в одном из лучших светодиодных осветительных приборов, производимых в настоящее время на промышленном уровне, используется высокотоксичный кадмий. Система, которая в настоящее время тестируется и разрабатывается в OSU, основана на диселениде меди и индия, гораздо более щадящем материале с высокой эффективностью преобразования энергии.
Квантовые точки — это наночастицы, которые можно использовать для излучения света, и, точно контролируя размер частицы, можно контролировать цвет света. Они используются в течение некоторого времени, но могут быть дорогими и не иметь оптимального контроля цвета.
Технологии производства, разрабатываемые в OSU, которые должны иметь возможность масштабирования до больших объемов для недорогих коммерческих приложений, предоставят новые способы обеспечения точности, необходимой для лучшего контроля цвета.
Для сравнения, некоторые прошлые системы для создания этих наночастиц для использования в оптике, электронике или даже биомедицине были медленными, дорогими, иногда токсичными и часто расточительными.
Возможны и другие применения этих систем. Сотовые телефоны и портативные электронные устройства могут потреблять меньше энергии и работать дольше без подзарядки. "Taggants" или соединения с определенным излучением инфракрасного или видимого света могут использоваться для точной и мгновенной идентификации, включая контроль поддельных банкнот или продуктов.
OSU уже работает с частным сектором, чтобы помочь в развитии некоторых применений этой технологии, и другие могут развиваться.
Исследование было поддержано Oregon BEST и Национальным научным фондом Центра устойчивой химии материалов.