Lysdioder er smarte, fordi de lyser op uden at bruge ret meget strøm, og desuden fylder de ikke ret meget.
De kunne dog godt være endnu smartere, nemlig hvis man kunne få dem til at udsende lys i mange forskellige farver i stedet for blot en enkelt.
Sådan en lysdiode, hvor farven af lyset kan styres, er netop udviklet af forskere fra Tsinghua Universitet i Beijing i Kina. Den kan lyse klart op i alle regnbuens farver, fra blå til rød, og den er ret simpel og billig at fremstille.
»Det er et spændende resultat,« siger Jeppe Vang Lauritsen, der er lektor på nanoteknologicenteret iNano ved Aarhus Universitet. Han har ikke været med i det nye studie, men arbejder til dagligt med de ekstremt tynde såkaldte 2D-materialer.
»Man kan købe lysdioder i alle mulige farver, men sådan en kan normalt ikke ændre farve. Det er nyt, at man kan tune farven på en lysdiode relativt nemt.«
Billigere fleksible skærme
Regulerbare lysdioder kan anvendes til lamper, hvor man ikke kun kan skrue på lysstyrken, men også på farven af lyset. Men potentialet er nok endnu større i tynde, fleksible og billige fladskærme med en høj opløsning – skærme til en ny generation af fjernsyn og smartphones.
I forvejen findes der skærme baseret på lysdioder, men da dioder normalt kun kan udsende lys i én bestemt farve, skal lyset fra tre dioder blandes for at frembringe alverdens farver.
Hvert billedpunkt (pixel) kræver altså tre lysdioder, og med den nye teknologi ville det være nok med en.
Det kan gøre skærmene billigere, og forskerne har desuden demonstreret, hvordan de kan bygge en lysdiode på tynd, fleksibel PET-plast, så måske kan teknologien også være en vej mod skærme, der kan bøjes.
Grafen med iltatomer lyser op
Lysdioden er baseret på grafen – atomtynde lag af kulstof. Kineserne brugte ikke helt ren grafen, men i stedet grafenoxid, hvor kulstofatomerne har selskab af iltatomer. Grafenoxid er ret nemt at fremstille på grundlag af grafit, som man for eksempel kender fra blyanter.
Oven på et lag af grafenoxid placerede forskerne et lag grafenoxid, hvor mange af iltatomerne var fjernet – såkaldt reduceret grafenoxid, der er tæt på at være ren grafen.
Hverken grafenoxid eller reduceret grafenoxid kan bringes til at lyse, men i grænselaget mellem de to materialer opstår der en speciel form for halvreduceret grafenoxid, som kan klare opgaven.
»Man kan tænke sig, at der i det meget tynde lag af reduceret grafenoxid opstår små pletter, der på en måde opfører sig som forskellige molekyler alt efter størrelsen på dem. Det er så pletter af forskellige størrelser, der bliver aktiveret og udsender lys med forskellige bølgelængder, alt efter hvor høj en elektrisk spænding, materialet påvirkes med,« forklarer Jeppe Vang Lauritsen.
Levetid og effektivitet skal op
De grafenbaserede lysdioder lyser med en ganske høj lysstyrke på op til 6.000 candela pr. kvadratmeter. Det svarer omtrent til lysstyrken fra de lysdiode-baserede storskærme, der bruges til udendørsreklamer.
Til gengæld kniber det med at frembringe de mørkeste blå farver, og effektiviteten – den del af den elektriske energi, der omdannes til lys – er ikke særlig høj. Hver watt giver kun 4,8 lumen, og her ligger de bedste traditionelle lysdioder på langt over 100 lumen pr. watt.
Effektiviteten skal meget højere op, hvis grafen-baserede lysdioder skal give mening.
Forskerne skal også finde ud af, hvordan lysdiodernes levetid kan forlænges. Udsat for almindelig luft fungerer lysdioderne kun i et minuts tid, før de nedbrydes af luftens ilt. I vakuum fungerer de stabilt i et par timer, så de skal nok have en overfladebehandling, der beskytter dem mod luften.
Der mangler altså stadig en del arbejde, før produkter med de nye lysdioder kan komme på markedet. Som Jeppe Vang Lauritsen formulerer det:
»Der sker ufatteligt meget på dette felt, og det er umuligt at spå om, om denne teknologi kan gøre en forskel. Det kommer til at afhænge af, om de virkelig kan fremstille stabile og effektive lysdioder billigt. Men det er helt sikkert et skridt fremad.«
