Kvantpunkter, eller quantum dots, är intressanta komponenter för exempelvis LCD-paneler, då de agerar som en liten och energisnål ljuskälla i stil med en lysdiod. En ny kvantpunkt från Linköpings universitet kan alstra polariserat ljus utan ett filter, och på så sätt spara avsevärda mängder energi.
Det finns två viktiga ljuskällor i en modern LCD-panel – bakgrundsbelysningen och det polariserade ljuset som ger upphov till själva bilden. Medan mycket energi kan sparas in på bakgrundsbelysningen genom att exempelvis använda lysdioder istället för lysrör, så är det betydligt mer avancerat att effektivisera det polariserade ljuset.
I polariserat ljus oscillerar alla vågor i samma plan, parallellt med varandra. Det är en viktig egenskap i LCD-paneler, men ljuset är i vanliga fall inte polariserat direkt när det genereras. Istället måste det passera genom ett polariseringsfilter som filtrerar bort allt ljus som inte oscillerar i rätt plan, en process som får ljuset att tappa 50 procent i intensitet. Hälften av energin från ljuskällan går därmed förlorad.
En ny kvantpunkt som forskare på Linköpings universitet tagit fram är tänkt att råda bot på det problemet, genom att generera polariserat ljus direkt från källan istället för att använda ett filter. En kvantpunkt är en extremt liten elektronisk komponent, endast ett fåtal atomer i storlek, som kan skicka ut polariserade fotoner. Tidigare varianter har visat sig energiineffektiva eller svåra att kontrollera, vilket forskarna nu tror sig ha löst.
”We’re demonstrating a new way to generate polarized light directly, with a predetermined polarization vector and with a degree of polarization substantially higher than with the methods previously launched.”
– Per Olof Holtz, Professor Linköpings universitet
Kvantpunkterna består huvudsakligen av galliumnitrid, en halvledare som är vanlig i bland annat lysdioder. Galliumnitriden läggs ut lager för lager, med omväxlande lager av indium. Kvantpunkten som bildas kan sedan skicka ut enstaka fotoner eller en kontinuerlig ström, med en polariseringsgrad på 84 procent. Forskarna testade kvantpunkterna med en ljusvåglängd på 415 nanometer, men genom att variera mängden indium kan kvantpunkterna skapa polariserat ljus inom hela det synliga spektrumet.
Utöver LCD-paneler så kan kvantpunkterna komma att användas inom kryptologi, där det finns ett växande intresse för kvantkryptering. Kvantkryptering kan använda sig av våglängden hos partiklar för att kryptera data, och då kvantpunkterna kan generera enstaka polariserade fotoner åt gången kan de komma att användas flitigt för forskningen kring tekniken.
Som alltid när det gäller den här typen av grundforskning så kommer det dröja länge innan vi faktiskt får se tekniken i konsumentprodukter. Det är en mycket lovande teknik, och i kombination med att LCD-paneler blir allt billigare att tillverka bådar det gott för framtida paneler som är snälla både mot plånboken och elräkningen.
Mer information finns att läsa på Linköpings universitets hemsida här, eller direkt i avhandlingen här.
Intressant nyhet! Det tål ju att understrykas att det bara finns en ljuskälla. Den källan är bakgrundsbelysningen som är LEDs i nya datorer/skärmar. Det ljuset måste polariseras för att LCDns pixlar ska kunna påverka ljusgenomsläppet. Man varierar alltså mellan 50% och 100% ljusförlust i en perfekt svartvit lcd. Dessutom har varje pixel (egentligen subpixel) ett färgfilter, blått, rött eller grönt, som blockerar mycket av ljuset som inte redan har försvunnit från polariseringen. Tar man bort LCD-panelen så är bakgrundsbelysningen sjukt bländande. I princip slipper man allt det här med OLED där varje (sub)pixel är en liten lysdiod med en färg,… Läs hela »