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双功能纳米棒LED由激光笔书写 可制成光充电电子设备

导读: 由于新的可以同时发射和检测光的LED阵列的出现,手机和其他设备可能很快就可以用非接触式手势来进行控制和使用环境光来进行充电。

由于新的可以同时发射和检测光的LED阵列的出现,手机和其他设备可能很快就可以用非接触式手势来进行控制和使用环境光来进行充电。

这些由排列在薄膜中的微小的纳米棒制成的发光二极管可以产生新的交互功能和多任务设备。来自伊利诺伊大学香槟分校和马萨诸塞州Marlborough市陶氏电子材料公司的研究人员在2月10日发行的《科学》杂志上报告了这一进展。

“这些LED是一个开始,使显示器去实现一些完全不同的事情,除了显示信息之外,变成一个更加具有互动性的设备,”Moonsub Shim说,他是伊利诺伊大学材料科学与工程专业的一名教授,也是这项研究的领导者。“这可以成为许多电子产品新的和有趣的设计的基础。”

这些直径小于5纳米的小纳米棒是由三种半导体材料制成。一种发射和吸收可见光。另外两种半导体控制电荷流经第一种材料的方式。这三种材料的组合使得发光二极管能够发射和感知光并对光做出响应。


双功能纳米棒LED可以制造多功能显示器


激光笔正在一个由可以同时发射光和对光进行响应的双功能LED制成的多功能像素小型阵列上进行书写。

纳米LED能够快速地在执行发射和检测功能之间进行来回切换。他们的切换速度是如此之快,以致于对人眼来说,显示器似乎一直在保持显示——事实上,它的刷新速率比标准的显示器要快三个数量级。然而,发光二极管也在不断地探测和吸收光,由这些LED构成的显示器可以进行编程来以多种方式响应光信号。

例如,可以根据环境的光照条件自动调整亮度的显示器——而且是在逐个像素的基础上。

“你可以想象坐在外面拿着你的平板电脑来阅读。你的平板电脑将检测环境的亮度并调整每个像素的亮度,”Shim说。“在屏幕上有影子遮挡的地方会调暗一些,而在阳光下则会调亮一些,从而你可以保持稳定的对比度。”

研究人员展示了自动调整亮度的像素,以及对手指的靠近进行响应的像素,其可以集成到交互式显示器上,从而响应非接触式手势或识别物体。

他们还展示了响应激光笔的LED阵列,这可能成为智能白板,平板电脑或其他用光来书写和绘图的表面的基础。而且研究人员发现,发光二极管不仅对光有反应,而且还可以将光能转换成电能。

“它对光进行响应的方式就像太阳电池一样。所以我们不仅可以增强用户与设备或显示器之间的互动,实际上我们现在还可以用显示器来获取光能,”Shim说。“所以想象一下你的手机只是放在那里就可以收集周围的光来进行充电。这是一种可能,而不必集成单独的太阳能电池。我们仍然还有很多的开发工作要做才能使显示器可以实现完全自我供电,但我们认为,我们可以在不损害LED性能的情况下提高能量收集性能,从而使得显示器消耗的功率的一大部分可以来自其本身。

除了与用户以及它们的环境相互作用之外,纳米LED显示屏还可以作为大型的并行通信阵列来相互交互。Shim说,它会比设备到设备的技术如蓝牙技术要慢,但那些技术都是串行的——它们每次只能传输一个比特。两个面对面的LED阵列,屏幕上有多少个像素,就可以以多少个比特来进行通信。

“我们主要通过我们电子设备的显示屏来与其进行交互,而一个显示屏的吸引力在于查看和操作信息的用户体验,”该研究的合著者,陶氏化学公司电子材料研究员Peter Trefonas说。“这些新的LED材料的双向能力使设备能够以新的方式智能地响应外部刺激。无接触手势控制的潜在可能本身就是一件引人入胜的事情,我们只是很浅地触及了这种可能性。”

研究人员用红色发光二极管阵列来进行他们所有的演示。他们现在正在研究用红色、蓝色和绿色像素来形成三色显示屏的方法,以及通过调节纳米棒的组成来提高光收集能力的方法。


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