|
Zamknij X
|
Diody, które emitują światło niezależnie od kierunku przepływu prądu przez urządzenie - bezpośrednio z prądu przemiennego (AC), a nie tylko ze stałego (DC) - opracowali badacze z Instytutu Wysokich Ciśnień PAN.
Jest to niestandardowe rozwiązanie w strukturach optoelektronicznych, które otwiera drogę do oszczędniejszych emiterów światła, a także może służyć jako narzędzie badawcze w lepszym zrozumieniu fizyki działania urządzeń.
Standardowe diody elektroluminescencyjne LED - stosowane np. w oświetleniu domowym - wymagają do działania prądu stałego (DC – ang. direct current) o określonym kierunku. Jeśli chcemy zasilać je z gniazdka, gdzie mamy prąd przemienny (AC – ang. alternating current) - potrzebny jest nam konwerter AC/DC (prostownik czy przetwornica, potocznie zwana zasilaczem). W rozmowie z portalem Nauka w Polsce pierwszy autor rozwiązania Mikołaj Żak dodaje, że konwertery AC/DC nie są idealnym rozwiązaniem. "Zwykle ich praca związana jest ze stratami energii - np. rzędu 10-20 proc." - podaje. Poza tym taki konwerter zajmuje całkiem sporo miejsca.
Dodatkowo, jeśli nie ma konwertera, to można powiedzieć, że marnujemy połowę energii elektrycznej. Wynika to z tego, że w gniazdku mamy prąd przemienny, a więc taki, który cyklicznie zmienia kierunek płynięcia. Częstotliwość prądu w sieci to 50 Hz, to znaczy, że pojedyncza dioda LED w ciągu jednej sekundy zapala się i gaśnie 50 razy, czyli nie świeci przez połowę czasu. Stąd pomysł, by wytworzyć diodę, która będzie dostosowana do warunków pracy z prądem przemiennym i będzie świecić niezależnie od tego z której strony przepływa przez nią prąd, a więc czy napięcie w sieci jest akurat ujemne czy dodatnie.
Problem tkwi w konstrukcji standardowej diody LED, która składa się kolejno z półprzewodnika domieszkowanego na typ n (ang. negative - ujemny), obszaru aktywnego i półprzewodnika domieszkowanego na typ p (ang. positive - dodatni). Przy polaryzacji diody w tzw. kierunku przewodzenia do obszaru aktywnego dostarczane są elektrony z pasma przewodnictwa zgromadzone w półprzewodniku typu n. Z drugiej strony z pasma walencyjnego w półprzewodniku typu p dostarczane są dziury. Obydwa rodzaje nośników są niezbędne do świecenia i ulegają procesom rekombinacji w obszarze aktywnym. Ponieważ transport dziur może być postrzegany jako transport elektronów tylko w przeciwnym kierunku, to widać asymetrię w budowie LED. Dioda świeci tylko wtedy, kiedy elektrony płyną przez urządzenie od obszaru typu n przez obszar aktywny do obszaru typu p. Z kolei kiedy napięcie przyłożone jest w przeciwną stronę w tzw. kierunku zaporowym - dioda nie jest w stanie świecić.
Polski zespół naukowców z Instytutu Wysokich Ciśnień PAN w Warszawie zaprezentował właśnie dowód na to, że da się opracować diodę z azotku galu o symetrycznej budowie. W ich rozwiązaniu obszar aktywny otoczony jest przez warstwy, które z obu stron mogą dostarczać zarówno elektrony i dziury. Chodzi o złącza tunelowe, w których dzięki tzw. efektowi tunelowemu elektrony mogą być transportowane z pasma walencyjnego półprzewodnika typu p przez wąską barierę potencjału elektrycznego do pasma przewodnictwa półprzewodnika typu n. Badacze zastosowali metodę epitaksji z wiązek molekularnych, aby zademonstrować struktury półprzewodnikowe dwukierunkowych diod LED.
Swoje badania opublikowali w prestiżowym czasopiśmie "Nature Communications", a ich artykuł został dodatkowo wyróżniony przez zespół edytorów czasopisma.
Diody dwukierunkowe z azotku galu, nad którymi pracują Polacy, są w stanie emitować światło od fioletu do zieleni. “Z takich diod będzie można uzyskać światło białe, potrzebne w oświetleniu” - komentuje Mikołaj Żak. Zanim pomysł trafi na rynek wymaga jeszcze dopracowania. Na te badania doktorant Mikołaj Żak dostał właśnie grant z Narodowego Centrum Nauki (NCN). Na razie prototyp urządzenia świeci mocniej, kiedy prąd płynie w jedną stronę i nie tak samo intensywnie, gdy płynie w drugą. Polski zespół ma już pomysł, jak zniwelować tę różnicę. Będą również pracować nad tym, by diody były w stanie pracować przy wysokich napięciach, tak aby zbliżyć się do napięcia w sieci elektrycznej.
Naukowcy z Instytutu Wysokich Ciśnień PAN mają nadzieję, że dzięki ich pracy przede wszystkim uda się skonstruować bardziej energooszczędne diody, ale nie mniej ważne jest to, że wynalazek ten pozwoli lepiej zrozumieć działanie standardowych diod LED. Mikołaj Żak podkreśla, że rozwiązanie, które opracowali, będzie swego rodzaju platformą badawczą, która pomoże w lepszym zrozumieniu mechanizmów transportu i rekombinacji elektronów i dziur, tak aby zwiększyć wydajność półprzewodnikowych emiterów światła o różnej konstrukcji.
“Poskładaliśmy znane już dotąd klocki w zupełnie nowy sposób. Pokazujemy, że diodę LED można zbudować inaczej niż do tej pory niż o tym uczą w podręcznikach. W naszym projekcie wykorzystaliśmy złącza tunelowe w niekonwencjonalny sposób. A to otwiera drogę do konstruowania nowych urządzeń zasilanych niezależnie od kierunku przepływu prądu” - podsumowuje Mikołaj Żak.
Uważa prof. Anna Preis z Uniwersytetu Adama Mickiewicza.
Wynika z badania opublikowanego w Nature Human Behaviour.
Przypomnieli członkowie Komitetu przy Prezydium PAN.
Zestaw map został wydany w języku chińskim i angielskim.
Nowebadania profesor psychologii Julie Aitken Schermer .
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.
Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).
Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.
Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:
dopasować treści stron i ich tematykę, w tym tematykę ukazujących się tam materiałów do Twoich zainteresowań,
dokonywać pomiarów, które pozwalają nam udoskonalać nasze usługi i sprawić, że będą maksymalnie odpowiadać Twoim potrzebom,
pokazywać Ci reklamy dopasowane do Twoich potrzeb i zainteresowań.
Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.
Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.
Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.
Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
Recenzje