Jeroen Heimeriks
Door kwantumdots – halfgeleidende deeltjes ter grootte van een paar nanometer – met een kleine hoeveelheid energie te exciteren, blijkt het mogelijk om in een enkel productieproces lasers te bouwen die verschillende soorten licht uitstralen. Professor Arto Nurmikko en zijn team onderzoekers van de Brown University en het bedrijf QD Vision in Massachusetts gebruikten hiervoor dicht op elkaar gepakte laagjes folie van kwantumdots.
Voorheen waren verschillende materialen en productiemethoden nodig om lasers met verschillende kleuren te maken, en het creëren van een laser bestaande uit het volledige kleurenspectrum was niet mogelijk. ‘Met deze lasers kunnen we elke kleur maken’, aldus medeonderzoeker Cuong H. Dang in een artikel in Chemical & Engineering News (CE&N). De uitgezonden kleur hangt af van de grootte van de dots in de folie.
De folie bevat kwantumdots bestaande uit een kern van cadmiumselenide (CdSe), met daar omheen een laag zinkcadmium sulfide (ZnCdS) bedekt met cyclische koolwaterstofverbindingen. Dankzij deze lagen kunnen ze een dicht netwerk vormen zonder dat interferentie optreedt. Binnen de kern van de dots vormen een elektron en een gat een gebonden paar, exciton genoemd. Als het elektron zich ten opzichte van het gat verplaatst – een gevolg van excitatie van de kwantumdots – geven ze energie af in de vorm van licht of warmte.
Bij eerdere onderzoeken waren meerdere excitons per nanodeeltje nodig voordat de dots energie afgaven. Bij testen met een zogenaamde vertical-cavity surface-emitting laser met de folie verkreeg het team energieafgifte bij een enkel exciton per dot. Dit onderzoek lijkt veelbelovend voor lasers die kwantumdots gebruiken, want ‘het toont aan dat het gebruikte type dots energie-efficiënt is’, zegt Patanjali Kambhampati, professor chemie aan de McGill University in Montreal, in het artikel in CE&N. ‘Dit nieuwe werk vergroot de mogelijkheden aanzienlijk om laserstralen uit te zenden bij een lagere intensiteit dan eerder is aangetoond’, vult Christopher B. Murray, professor chemie aan de universiteit van Pennsylvania, aan in hetzelfde artikel.
De onderzoekers publiceerden hun resultaten in Nature Nanotechnology.
In een vertical-cavity surface-emitting laser geeft kwantumdot folie – ingeklemd tussen twee spiegels – licht af na excitatie met een kleine hoeveelheid energie. (Copyright: Cuong Dang)
