مطالعات نظری محقق ایرانی دانشگاه واترلو نشان می‌دهد که ممکن است روزی تولیدکنندگان بتوانند از سیلیکون، لیزرها و ال‌ای‌دی‌های ارزان بسازند.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، داریوش شیری، دانشجوی دکتری مهندسی نانوفناوری دانشگاه واترلو می‌گوید: ساخت لیزرها و دیودهای نورگسیل (LED) از سیلیکون توده‌یی، یکی از فراوان‌ترین مواد روی زمین، مدت‌ها هدف جامعه مهندسی فوتونیک بوده است؛ اما علی‌رغم قیمت کم سیلیکون، این عنصر از خاصیت الکترونیکی ذاتی به نام باند گپ غیرمسقیم که مانع از گسیل نور توسط این ماده می‌شود، رنج می‌برد. در نتیجه، لیزرهایی که به طور رایج ساخته می‌شوند از مواد گران‌تر دیگری استفاده می‌کنند.

وی می‌افزاید: محاسبات عددی پیچیده‌ای که شامل مطالعات مکانیک کوانتومی بود، ثابت کرد نانوسیم‌های سیلیکونی هنگامی که تحت کرنش مکانیکی قرار گیرند، تغییرات رویایی در خواص گسیل نوری نشان می‌دهند.

یافته‌های او نشان می‌دهد که با کشیدن یا فشردن نانوسیم سیلیکون می‌توان تغییر محسوسی در قابلیت‌های گسیل نوری‌ آن ایجاد کرد. عبور دادن یک جریان الکتریکی از افزاره در حالت فشرده منجر به وارونگی جمعیت می‌شود، یعنی الکترون‌ها آماده گسیل نور هستند. همین که کرنش برداشته شود، طبق اصل اولیه فرایند لیزری، الکترون‌ها انرژی خود را در بسته‌های نور آزاد می‌کنند.

شیری می‌گوید: این مکانیزم لیزری منحصر به نانوسیم سیلیکونی است و در سیلیکون توده‌یی قابل حصول نیست. رنگ نور گسیل شده می‌تواند با تغییر کرنش و نیز تغییر قطر نانوسیم کنترل شود.

قدم بعدی او همکاری با آزمایشگاهی است که توانایی ساخت نانوسیم‌های سیلیکونی را داشته باشد.

شیری، علاقه‌مند به کار با ساختارهای سیلیکونی سوزنی‌ شکل است که قطر آنها از مقدار معمول 10 نانومتر به سه یا پنج نانومتر کاهش یافته باشد. با کاهش قطر نانوسیم، الکترون‌ها شانس بهتری برای از دست دادن انرژی به شکل نور دارند.

او انتظار دارد که دو تا پنج سال کار آزمایشگاهی طول بکشد تا نانوسیم‌های ساخته شده دارای اندازه ایده‌آل باشند.

جزئیات نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ی «Nature» منتشر شده است.