Nieuwe lasertechnologie doodt virussen en verbetert DVD’s

UV-diodelasers zijn te vinden in uiteenlopende toepassingen, van dataverwerking tot geheugentechnologie en bio-toepassingen. De gebruiksmogelijkheden worden echter beperkt door de grootte, de prijs en het vermogen van zulke lasers. De huidige generatie UV-lasers is gebaseerd op galliumnitride, maar professor Jianlin Liu en zijn collega’s hebben een doorbraak bereikt met zinkoxide nanodraad-golfgeleiderlasers, die worden gekenmerkt door kleinere afmetingen, lagere kosten, hogere vermogens en kortere golflengten.

Doteren voor p-type

Tot nu toe konden zinkoxide nanodraden in de praktijk niet worden gebruikt voor lichtemissie omdat er een tekort was aan het benodigde p-type halfgeleidermateriaal hiervoor. Liu loste dat op door de zinkoxide nanodraden te doteren met antimoon om zo p-materiaal te creëren. De p-type zinkoxide nanodraden werden gekoppeld aan n-type zinkoxide om zo een p-n junctiediode te vormen. Gevoed door een batterij straalt deze diode licht uit, aan de uiteinden van de nanodraadjes.

Liu’s werk is gepubliceerd in het julinummer van Nature Nanotechnology. Mede-auteurs zijn: Sheng Chu, Guoping Wang, Jieying Kong, Lin Li en Jingjian Ren, allen studenten op Riverside; Weihang Zhou, een student op de Fudan University in China; Leonid Chernyak, natuurkundehoogleraar aan de University of Central Florida; Yuqing Lin, student aan de University of Central Florida; en Jianze Zhao, gaststudent van de Dalian University of Technology in China.

Veel toepassingen

De ontdekking kan worden gebruikt voor een breed scala aan toepassingen. Voor data-opslag kunnen de lasers worden ingezet om de data met veel grotere dichtheid op media als DVD’s te schrijven en lezen, omdat ultraviolet een kortere golflengte heeft dan andere kleuren, zoals rood.  Zo zou een DVD die nu twee uur muziek bevat, met de nieuwe laser wel vier tot zes uur kunnen opslaan.

Voor biologie en medische therapie kan de ultrasmalle laserbundel van de nanodraad levende cellen binnendringen en de functie ervan veranderen, bijvoorbeeld van een slechte in een goede cel. Het licht kan ook worden gebruikt om drinkwater te zuiveren.

Verder kan het UV-licht worden ingezet voor zeer snelle datatransmissie. Betrouwbare kleine UV-nanodraadlasers kunnen een bijdrage leveren aan draadloze UV-communicatietechniek die potentieel beter is dan de state-of-the-art infraroodcommunicatie die nu in veel elektronische informatiesystemen wordt gebruikt.