(Phys.org) - Um estudo teórico recente realizado por um doutorando da Universidade de Waterloo em engenharia nanotecnológica sugere que os fabricantes podem um dia fazer lasers e LEDs de silício, com o potencial de reduzir significativamente seu preço.

Daryoush Shiri diz que fazer lasers e diodos emissores de luz (LED) de silício em massa, um dos minerais mais abundantes da terra, tem sido um objetivo de longa data da comunidade de engenharia fotônica. Mas embora o custo do silício seja baixo, ele sofre de uma propriedade eletrônica inerente chamada bandgap indireta que dificulta a emissão de luz deste material. Como resultado, lasers são fabricados usando outros, materiais mais caros.

"Extensos cálculos numéricos que envolveram o primeiro princípio de mecânica quântica e outros estudos provaram que os nanofios de silício mostram mudanças dramáticas nas propriedades de emissão de luz quando aplicamos deformação mecânica, "disse Shiri.

Suas descobertas foram publicadas recentemente em Relatórios Científicos , um jornal do Nature Publishing Group. A pesquisa de Shiri mostra que alongando ou comprimindo nanofios de silício, você pode induzir mudanças significativas em suas capacidades de emissão de luz. Passar uma corrente elétrica através do dispositivo em seu estado tenso leva à inversão da população, o que significa que os elétrons estão prontos para a emissão de luz. Uma vez que a tensão é removida, os elétrons liberam sua energia como pacotes de luz, o princípio central do lasing. Shiri aponta que este mecanismo de lasing é exclusivo para nanofios de silício e não é alcançável em silício em massa. A cor da luz emitida pode ser controlada tanto pela deformação quanto pelo uso de nanofios com diâmetros diferentes.

Colaborar com um laboratório com capacidade de fabricar os nanofios de silício é a próxima etapa. Shiri gostaria de ver as minúsculas estruturas de silício semelhantes a bigodes reduzidas dos típicos 10 nanômetros para três a cinco nanômetros. Ao reduzir o diâmetro do nanofio, os elétrons têm uma chance melhor de liberar sua energia na forma de luz. Ele espera que demore entre dois a cinco anos de experimentação até que os nanofios sejam fabricados nas escalas ideais.

Os consumidores veem lasers em tudo, desde leitores de código de barras de supermercados, impressoras a laser, para leitores de CD ou DVD. LEDs são usados ​​em faróis de carros, lâmpadas, e outros produtos de consumo.

Shiri colaborou em sua pesquisa com os orientadores de sua tese de doutorado, C.R. Selvakumar, professor de engenharia elétrica e de computação em Waterloo; Anant Anantram, um ex-professor de engenharia em Waterloo que agora está na Universidade de Washington-Seattle; e Amit Verma, professor da Texas A&M University-Kingsville.