(Phys.org) - Un estudio teórico reciente realizado por un candidato a doctorado en ingeniería de nanotecnología de la Universidad de Waterloo sugiere que los fabricantes algún día podrían fabricar láseres y LED a partir de silicio. con el potencial de reducir significativamente su precio.
Daryoush Shiri dice que fabricar láseres y diodos emisores de luz (LED) a partir de silicio a granel, uno de los minerales más abundantes de la tierra, ha sido un objetivo desde hace mucho tiempo de la comunidad de la ingeniería fotónica. Pero si bien el costo del silicio es bajo, sufre de una propiedad electrónica inherente llamada banda prohibida indirecta que dificulta la emisión de luz de este material. Como resultado, Los láseres se fabrican actualmente con otros materiales más caros.
"Los cálculos numéricos extensos que involucraron la mecánica cuántica de primer principio y otros estudios demostraron que los nanocables de silicio muestran cambios dramáticos en las propiedades de emisión de luz cuando aplicamos tensión mecánica, "dijo Shiri.
Sus hallazgos fueron publicados recientemente en Informes científicos , una revista del Nature Publishing Group. La investigación de Shiri muestra que al estirar o comprimir el nanoalambre de silicio, puede inducir un cambio significativo en sus capacidades de emisión de luz. El paso de una corriente eléctrica a través del dispositivo en su estado forzado conduce a la inversión de la población, lo que significa que los electrones están listos para la emisión de luz. Una vez que se quita la tensión, los electrones liberan su energía como paquetes de luz, el principio central del láser. Shiri señala que este mecanismo de láser es exclusivo de los nanocables de silicio y no se puede lograr con silicio a granel. El color de la luz emitida se puede controlar tanto mediante deformación como mediante nanocables de diferentes diámetros.
Colaborar con un laboratorio con la capacidad de fabricar los nanocables de silicio es el siguiente paso. A Shiri le gustaría ver las diminutas estructuras de silicio en forma de bigotes reducidas de los típicos 10 nanómetros a tres a cinco nanómetros. Al reducir el diámetro del nanoalambre, los electrones tienen más posibilidades de emitir su energía en forma de luz. Él espera que se necesiten entre dos y cinco años de experimentación hasta que los nanocables se fabriquen a las escalas ideales.
Los consumidores ven láseres en todo, desde lectores de códigos de barras de supermercados, impresoras laser, a reproductores de CD o DVD. Los LED se utilizan en los faros de los automóviles, lámparas, y otros productos de consumo.
Shiri colaboró en su investigación con los directores de su tesis doctoral C.R. Selvakumar, profesor de ingeniería eléctrica e informática en Waterloo; Anant Anantram, un ex profesor de ingeniería en Waterloo que ahora se encuentra en la Universidad de Washington-Seattle; y Amit Verma, profesor de la Universidad Texas A &M-Kingsville.
