211service.com
Nanoprzewody do wyświetlaczy
Naukowcy z University of Illinois w Urbana Champaign opracowali prosty proces hodowli pionowych nanodrutów miedzianych na różnych powierzchniach. Macierze nanoprzewodowe mogą znaleźć zastosowanie w wyświetlaczach polowych, nowym typie technologii wyświetlania, która obiecuje zapewnić jaśniejszy i żywszy obraz niż istniejące wyświetlacze płaskoekranowe. W takim zastosowaniu nanodruty byłyby używane do wystrzeliwania elektronów w cząstki luminoforu na ekranie, oświetlając je.
Mały i ostry: Szereg pionowych nanodrutów miedzianych z pięciokątnymi końcówkami może służyć jako emitery elektronów w wyświetlaczach do emisji polowych. Emitery wystrzeliwują elektrony w kolorowe cząsteczki luminoforu na szklanym ekranie, oświetlając je, tworząc obrazy. Dolny obraz przedstawia prototyp wykonany przez naukowców z University of Illinois w Urbana-Champaign.
Nowa metoda produkcji, opracowana przez Kyekyoon Kim oraz Hyungsoo Choi , prowadzi do miedzianych nanodrutów o szerokości od 70 do 250 nanometrów. Naukowcy mogą wykorzystać ten proces do hodowania nanodrutów na różnych powierzchniach, w tym krzemie, szkle, metalu i plastiku. Opisują macierz nanodrutów i demonstrują prototypowy wyświetlacz emisji polowej w internetowym artykule poświęconym zaawansowanym materiałom.
Pionowe układy metalowych nanodrutów dają nadzieję na stworzenie czujników chemicznych i biologicznych, oprócz emiterów elektronów w wyświetlaczach polowych (FED). Jednak trudność w uprawie dobrze zdefiniowanych macierzy trzyma te technologie na dystans, mówi Yugang Sun, naukowiec z Argonne National Laboratory’s. Centrum Materiałów Nanoskalowych . Kontrolowanie pionowego wzrostu nanodrutów zazwyczaj obejmuje hodowanie ich w szablonie wykonanym z innego materiału. Wykonanie, a następnie zmycie szablonu jest czasochłonne. Co więcej, wiele z tych metod polega na przenoszeniu nanodrutów na pożądaną powierzchnię.
Nowa metoda nie wymaga szablonu. Naukowcy stosują powszechną metodę syntezy zwaną chemicznym osadzaniem z fazy gazowej. Narażają podłoże na opary specjalnie wykonanego związku zawierającego miedź w temperaturze od 200 do 300 stopni Celsjusza. Powstałe miedziane nanodruty, które rosną na podłożu, są pięcioboczne z ostrą, pięciokątną końcówką. Wyzwaniem jest zaprojektowanie i zsyntetyzowanie prekursora i odpowiednich warunków, w których ładne przewody będą rosły, mówi Kim.
Miedziane nanodruty nadają się do stosowania w FED, ponieważ są jednolite i mają bardzo spiczastą końcówkę. Im mniejszy rozmiar końcówki, tym silniejsze pole elektryczne, mówi Kim. Dlatego nawet przy bardzo małym napięciu… staną się bardzo wydajnymi emiterami elektronów. Nanodruty emitują elektrony przy niskim napięciu 100 V, w przeciwieństwie do żarnika wolframowego stosowanego w konwencjonalnych, nieporęcznych telewizorach z lampą katodową (CRT), które wymagają wielu kilowoltów.
Wyświetlacze z emisją polową zapowiadają się mniej energochłonne niż ekrany plazmowe i wyświetlacze ciekłokrystaliczne, przy jednoczesnym zachowaniu jasności i ostrości CRT. Działają na podobnej zasadzie jak CRT, ale mają tylko kilka milimetrów grubości. Zamiast używać pojedynczego działa elektronowego, używają milionów maleńkich emiterów elektronów do wystrzeliwania elektronów w czerwone, zielone i niebieskie luminofory nałożone na ekran.
Firmy takie jak Sony i Motorola po raz pierwszy próbowały skomercjalizować wyświetlacze z emisją polową około 10 lat temu. Wyświetlacze te wykorzystywały metalowe końcówki o rozmiarach mikrometrów jako emitery elektronów. Jednak końcówki wymagały wysokiego napięcia i nie można ich było wykonywać na dużych powierzchniach. Niektórzy producenci zwrócili wówczas uwagę na nanorurki węglowe. Zarówno Samsung, jak i Motorola opracowały technologię FED opartą na nanorurkach węglowych (patrz Nanotech on Display i telewizory High-Definition Carbon Nanotube TV). Technologie emisji polowych , firma spin-off Sony, przyjmuje inne podejście. Używają metalowych nanokońcówek jako emiterów. Firma planuje sprzedaż profesjonalnych monitorów wideo FED opartych na tej technologii w 2009 roku.
Ale wszystkie te wyświetlacze są drogie i nadal nie są gotowe na rynek telewizji komercyjnej. Powód tego jest zarówno ekonomiczny, jak i techniczny, mówi David Barnes , analityk w DisplaySearch, firmie konsultingowej w Austin w Teksasie. Jedną z kluczowych barier technologicznych jest tworzenie i utrzymywanie próżni między emiterami elektronów a szkłem pokrytym fosforem. Emitery mogą również z czasem ulegać degradacji z powodu niezwykle wysokich energii tworzących się na ich końcach. Utrzymanie zarówno próżni, jak i emiterów przez 10 lat życia telewizora jest wyzwaniem.
Wyświetlacze emisyjne wykorzystujące miedziane nanoprzewody napotkają te same problemy. Jednak, mówi Barnes, miedź może być trochę bardziej wytrzymała.
Chris Chinock, założyciel i prezes Insight Media , firma konsultingowa z Norwalk, zajmująca się tomografią komputerową, która koncentruje się na branży wyświetlaczy, nazywa nowy projekt obiecującym wynikiem badań, chociaż jest na zbyt wczesnym etapie, by umieścić go na naszym radarze. Zaznacza, że nanodruty będą musiały być cieńsze niż 70-250 nanometrów. Nanorurki węglowe i nanokońcówki metalowe mają tylko kilka nanometrów, co daje 10 000 lub więcej emiterów w każdym pikselu. Nawet jeśli połowa z nich nie działa, nadal wystarczy, aby rozświetlić piksel.
Chociaż branża nie spodziewa się, że w najbliższym czasie pojawią się komercyjne komunikaty FED, Barnes twierdzi, że uzasadnione są dalsze badania nad różnymi nowymi technologiami. Mówi, że kiedy ludzie tworzą prototypy laboratoryjne, jest to całkiem fascynujące. Jest taka jasna żywotność, którą można uzyskać, oglądając tradycyjny CRT.