211service.com
Nanodraden voor beeldschermen
Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Urbana Champaign hebben een eenvoudig proces ontwikkeld om rechtopstaande koperen nanodraden op verschillende oppervlakken te laten groeien. De nanodraadarrays kunnen worden gebruikt in veldemissieschermen, een nieuw type weergavetechnologie die belooft helderdere, levendigere beelden te bieden dan bestaande platte beeldschermen. In een dergelijke toepassing zouden de nanodraden worden gebruikt om elektronen op fosfordeeltjes op een scherm af te vuren, waardoor ze oplichten.
Klein en scherp: Een reeks rechtopstaande koperen nanodraden met vijfhoekige uiteinden zou kunnen dienen als elektronenemitters in veldemissiedisplays. De zenders vuren elektronen af op gekleurde fosfordeeltjes op een glazen scherm en lichten ze op om beelden te creëren. De onderste afbeelding toont een prototype gemaakt door onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign.
De nieuwe productiemethode, ontwikkeld door Kyekyoon Kim en Hyungsoo Choi , leidt tot koperen nanodraden tussen 70 nanometer en 250 nanometer breed. De onderzoekers kunnen het proces gebruiken om de nanodraden op verschillende oppervlakken te laten groeien, waaronder silicium, glas, metaal en plastic. Ze beschrijven de nanodraadarray en demonstreren een prototype veldemissiedisplay in een online Advanced Materials-paper.
Verticale arrays van metalen nanodraad zijn veelbelovend voor het maken van chemische en biologische sensoren naast elektronenemitters in veldemissiedisplays (FED's). Maar de moeilijkheid om goed gedefinieerde arrays te kweken, heeft deze technologieën op afstand gehouden, zegt Yugang Sun, een wetenschapper bij het Argonne National Laboratory. Centrum voor materialen op nanoschaal . Het beheersen van de verticale groei van nanodraden houdt meestal in dat ze worden gekweekt in een sjabloon gemaakt van een ander materiaal. Het fabriceren en vervolgens wegwassen van de sjabloon is tijdrovend. Bovendien omvatten veel van deze methoden het overbrengen van de nanodraden naar het gewenste oppervlak.
De nieuwe methode vereist geen sjabloon. De onderzoekers gebruiken een veelgebruikte synthesemethode die chemische dampafzetting wordt genoemd. Ze stellen het substraat bloot aan dampen van een speciaal gemaakte koperhoudende verbinding bij 200 tot 300 graden Celsius. De resulterende koperen nanodraden die op het substraat groeien, zijn vijfzijdig met een scherpe vijfhoekige punt. De uitdaging is om een voorloper te ontwerpen en te synthetiseren en om de juiste omstandigheden te creëren waaronder mooie draden zullen groeien, zegt Kim.
De koperen nanodraden zijn geschikt voor gebruik in FED's omdat ze uniform zijn en een zeer spitse punt hebben. Hoe kleiner de tip, hoe sterker het elektrische veld, zegt Kim. Dat is de reden waarom ze zelfs met een zeer kleine spanning ... zeer efficiënte elektronenemitters zullen worden. De nanodraden zenden elektronen uit bij lage spanningen van 100 volt, in tegenstelling tot de wolfraamgloeidraad die wordt gebruikt in conventionele, omvangrijke kathodestraalbuistelevisies (CRT's), waarvoor veel kilovolt nodig is.
Veldemissiebeeldschermen beloven minder energie te verbruiken dan plasmaschermen en LCD-beeldschermen, terwijl de helderheid en scherpte van een CRT behouden blijft. Ze werken volgens hetzelfde principe als CRT's, maar zijn slechts enkele millimeters dik. In plaats van een enkel elektronenkanon te gebruiken, gebruiken ze miljoenen kleine elektronenzenders om elektronen te schieten op rode, groene en blauwe fosforen die op een scherm zijn gecoat.
Bedrijven als Sony en Motorola probeerden ongeveer 10 jaar geleden voor het eerst veldemissieschermen te commercialiseren. Die displays gebruikten metalen punten ter grootte van een micrometer als elektronenstralers. Maar de tips vereisten hoge spanningen en konden niet op grote oppervlakken worden gemaakt. Sommige fabrikanten verlegden vervolgens de aandacht naar koolstofnanobuisjes. Zowel Samsung als Motorola hebben FED-technologie op basis van koolstofnanobuisjes ontwikkeld (zie Nanotech on Display en High-Definition Carbon Nanotube-tv's). Veldemissietechnologieën , een spin-off van Sony, kiest voor een andere aanpak. Ze gebruiken metalen nanotips als emitters. Het bedrijf is van plan om in 2009 professionele FED-videomonitoren op basis van deze technologie te leveren.
Maar al deze schermen zijn duur en nog steeds niet klaar voor de commerciële tv-markt. De reden daarvoor is zowel economisch als technisch, zegt David Barnes , een analist bij DisplaySearch, een adviesbureau in Austin, TX. Een van de belangrijkste technologische barrières is het creëren en onderhouden van een vacuüm tussen de elektronenstralers en het met fosfor gecoate glas. De emitters kunnen ook na verloop van tijd degraderen vanwege de extreem hoge energieën die zich aan hun uiteinden vormen. Het is een uitdaging om zowel het vacuüm als de stralers te behouden gedurende de 10-jarige levensduur van een tv.
Veldemissieschermen die koperen nanodraden gebruiken, zullen met dezelfde problemen worden geconfronteerd. Maar, zegt Barnes, koper is misschien iets robuuster.
Chris Chinock, oprichter en voorzitter van Insight Media , een in Norwalk, CT gevestigd adviesbureau dat zich richt op de display-industrie, noemt de nieuwe ontwikkeling een veelbelovend onderzoeksresultaat, hoewel het nog te vroeg is om op onze radar te zetten. Hij wijst erop dat de nanodraden dunner moeten zijn dan 70 tot 250 nanometer. Koolstof nanobuisjes en metalen nanotips zijn slechts enkele nanometers groot, wat resulteert in 10.000 of meer emitters per pixel. Zelfs als de helft niet werkt, zijn er nog genoeg om de pixel op te lichten.
Hoewel de industrie niet verwacht dat de commerciële FED snel zal verschijnen, zegt Barnes dat meer onderzoek naar verschillende nieuwe technologieën gerechtvaardigd is. Als mensen laboratoriumprototypes hebben gemaakt, is dat behoorlijk overtuigend, zegt hij. Er is een heldere levendigheid die je zou krijgen van het kijken naar een traditionele CRT.