Ανοίγει ο δρόμος για πολύ γρήγορες LED

Ερευνητές στις ΗΠΑ - μεταξύ των οποίων ένας Ελληνας της διασποράς- πέτυχαν νέο ρεκόρ ταχύτητας στον μοριακό φθορισμό, πράγμα που ανοίγει τον δρόμο για τη δημιουργία πολύ γρήγορων διόδων εκπομπής φωτός (γνωστών ως LED). Χάρη στη νέα τεχνική, τα μόρια φθορισμού εκπέμπουν φωτόνια 1.000 φορές ταχύτερα από τις σημερινές LED.

Υπενθυμίζεται ότι, το φετινό Νόμπελ Φυσικής δόθηκε για την ανακάλυψη της δημιουργίας LED μπλε φωτός, πράγμα που επέτρεψε σημαντικές πρακτικές εφαρμογές στο πεδίο του φωτισμού και των οθονών. Ομως, η αργή ταχύτητα με την οποία oι LED ανάβουν και σβήνουν, έχει αποτελέσει εμπόδιο για την εξάπλωση της χρήσης τους, ως πηγής φωτός, στις τηλεπικοινωνίες που βασίζονται στην μετάδοση φωτονίων μέσω οπτικής ίνας.

Σε μια LED, τα άτομα που περιέχει εκπέμπουν περίπου 10 εκατομμύρια σωματίδια φωτός (φωτόνια), εωσότου ανοιγοκλείσει κανείς τα μάτια του. Ομως τα σύγχρονα τηλεπικοινωνιακά συστήματα λειτουργούν σχεδόν 1.000 φορές πιο γρήγορα. Για να χρησιμοποιηθούν οι LED στις τηλεπικοινωνίες που βασίζονται στην μετάδοση του φωτός, θα πρέπει οι επιστήμονες να «υποχρεώσουν» τα υλικά που χρησιμοποιούνται στις φωτοδιόδους, να εκπέμψουν φως με ανάλογη ταχύτητα, δηλαδή 1.000 φορές πιο γρήγορα - και αυτό ακριβώς κατέστη εφικτό για πρώτη φορά.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Ντιουκ της Β. Καρολίνα, με επικεφαλής την επίκουρη καθηγήτρια του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Υπολογιστών και με τη συμμετοχή του Χρήστου Αργυρόπουλου, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό φωτονικής «Nature Photonics», κατάφεραν να αυξήσουν δραστικά την εκπομπή φωτονίων από μια LED, κάνοντας «σάντουιτς» τα μόρια του φθορίζοντος υλικού ανάμεσα σε νανοκύβους από άργυρο 75 νανομέτρων (δισεκατομμυριοστών του μέτρου) και σε ένα φιλμ χρυσού.

Οταν το φως παγιδεύεται ανάμεσά τους (η απόσταση μεταξύ νανοκύβων και φιλμ χρυσού είναι μόλις 20 άτομα), αυξάνεται σημαντικά η έντασή του. Οταν τα φθορίζοντα μόρια της LED τοποθετούνται κοντά σε αυτό το έντονο φως, τότε εκπέμπουν φωτόνια με πολύ ταχύτερο ρυθμό.

Οι ερευνητές δήλωσαν ότι, με τις κατάλληλες βελτιώσεις, μπορούν να αυξήσουν κι άλλο την ταχύτητα εκπομπής φωτονίων σε μια LED. Σε αυτή την περίπτωση, όπως είπαν, πέρα από τις LED, η νέα τεχνική θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στην κβαντική κρυπτογράφηση, επιτρέποντας απολύτως ασφαλείς επικοινωνίες, που δεν θα μπορούν να παραβιαστούν από χάκερ - ωτακουστές.

Ο Χρήστος Αργυρόπουλος είναι επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου της Νεμπράσκα - Λίνκολν. Ειδικεύεται, μεταξύ άλλων, στη νανοφωτονική, καθώς επίσης στα μετα-υλικά και στις εφαρμογές τους. Αποφοίτησε από τη Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσασαλονίκης, ενώ συνέχισε για τις μεταπτυχιακές σπουδές του στη Βρετανία (πανεπιστήμια Μάντσεστερ και Λονδίνου - Queen Mary), προτού κάνει ακαδημαϊκή και ερευνητική καριέρα στις ΗΠΑ.