Japońska grupa naukowców kierowana przez laureata Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki Hiroshiego Amano dokonała znaczącego odkrycia w zakresie wykorzystania półprzewodników. Noblista oraz jego zespół jako pierwsi na świecie zaprezentowali światu diodę laserową, która jest w stanie wysyłać sygnały w zakresie głębokiego ultrafioletu. Co więcej, rezultat ten uzyskali w temperaturze pokojowej, zwiększając tym samym przydatność urządzenia.

Pierwsza na świecie ultrafioletowa dioda laserowa

O swojej pracy Hiroshi Amano poinformował 24 listopada za pośrednictwem strony Uniwersytetu w Nagoi, gdzie pracuje jako członek Instytutu Materiałów i Systemów na rzecz Zrównoważonego Rozwoju. W 2014 r. Amano wraz z Isamu Akasakim i Shuji Nakamurą otrzymali Nagrodę Nobla za stworzenie wydajnej diody LED emitującej niebieskie światło. Tym razem sławny japoński naukowiec postanowił skupić się na diodach laserowych (LD), które zostały opracowane w latach 60. XX w.

W kolejnych latach inżynierowie z całego świata znaleźli wiele zastosowań dla tego typu urządzeń — np. do komunikacji optycznej, wykorzystując podczerwień, czy w napędach odczytujących dane z płyt Blu-ray, gdzie używa się niebiesko-fioletowych diod LD. Głęboki ultrafiolet pozostawał poza zasięgiem naukowców, jednak w 2007 r. pojawiła się wydajna technologia pozwalająca wytwarzać tzw. podłoża (bazy dla układów elektronicznych) z azotku glinu (AlN).

Świetnie sprawdzają się one przy wytwarzaniu urządzeń emitujących fale elektromagnetyczne z zakresu ultrafioletu, dlatego w 2017 r. Amano i jego zespół rozpoczęli współpracę z Asahi Kasei, firmą produkującą płytki z AlN. Wraz z kolejnymi próbami naukowców udało się zmniejszyć moc potrzebną do wygenerowania odpowiedniego sygnału z 5,2 do 1,1 W.

Ostatecznie udało wyemitować się falę elektromagnetyczną z zakresu głębokiego ultrafioletu w temperaturze pokojowej przy zachowaniu stałej amplitudy i częstotliwości. Jak powiedział Zhang Ziyi, przedstawiciel zespołu badawczego:

format_quote

W przeciwieństwie do obecnie używanych metod sterylizacji opartych na wykorzystaniu diod LED lasery diodowe mogą dezynfekować duże obszary w krótkim czasie i to na dużych odległościach. Ta technologia może być szczególnie istotna dla chirurgów i pielęgniarek, którzy potrzebują sterylizowanych sal operacyjnych.

Badania Amano oraz jego zespołu są kamieniem milowym w praktycznym zastosowaniu i rozwoju diod laserowych we wszystkich zakresach długości fal. W przyszłości tego typu urządzenia mogłyby znaleźć zastosowanie w opiece zdrowotnej, wykrywaniu wirusów, pomiarach cząstek stałych, analizie gazów i przetwarzaniu laserowym o wysokiej rozdzielczości.

Źródła: Opracowanie własne/phys.org
Tags:
  • diody
  • dioda laserowa
  • Japonia
  • dioda