129 år efter Edisons uppfinning dominerar glödlampan fortfarande vår vardagliga belysning – trots att den slösar bort 90 procent av energin. Om glödlamporna ersattes av lysdioder skulle energiförbrukningen kunna sänkas med en femtedel. Problemet är att befintliga lysdioder på marknaden är dyra och har ett kallare sken.

Det är här zinkoxiden kommer in i bilden.

Zinkoxiden har ett ”inneboende” ljussken, orsakat av defekter i oxidens struktur ungefär som en luftbubbla i ett kristallglas. Fenomenet har intresserat forskare i årtionden, dels för att lysdioder av zinkoxid är billigare att tillverka, dels för att dess vita ljus är varmare och mer likt solens.

En avhandling från Institutionen för fysik vid Göteborgs universitet har nu kartlagt ursprunget till zinkoxidens ljus – och resultaten öppnar för flera fantasieggande, framtida användningsområden.

Doktoranden Peter Klason har i laboratorium på ett systematisk och kontrollerat sätt lyckats skapa ljusalstrande defekter i zinkoxiden. Experimenten visar att det är avsaknaden av zink- och syreatomer som orsakar ljuset.
–Men framför allt visar min forskning att flera defekter är inblandade i ljusalstrandet. Den kunskapen kan användas både för att styra ljusintensiteten och lysdiodens färg, säger Peter Klason.

Av zinkoxid är det också relativt enkelt att skapa nanostavar, alltså stavar vars diameter eller längd är i storleksordningen en miljondels millimeter. Avhandlingen behandlar hur sådana nanostavar kan användas i lysdioder och lasrar – men också hur spänning alstras när dessa nanostavar knäcks.

Att veta vilka krafter nanostavar klarar innan de knäcks är avgörande för att kunna utnyttja zinkoxidens piezoelektriska egenskaper:
–Piezoelektricitet innebär att det alstras spänning när en nanostav av zinkoxid böjs. Spänningen blir så stor att en t-shirt av zinkoxidstavar skulle kunna driva en Mp3-spelare, genom att tröjan böjs när man rör sig, säger Peter Klason

Att använda ”energikläder” istället för batterier, och låta dioder av zinkoxid ersätta glödlampor, är bara några exempel på tillämpningar som öppnar sig genom Peter Klasons forsknig. På sikt handlar det om hur vi människor med enkla medel kan rädda miljön.

Avhandlingen Zinc Oxide Bulk and Nanorods. A study of Optical and Mechanical Properties försvaras vid en disputation den 3 juni 2008.

Peter Klason, Institutionen för fysik, Göteborgs universitet:
peter.klason@physics.gu.se
031-772 2097
0706-164676

Professor Magnus Willander, handledare:
mwi@fy.chalmers.se
031-772 2093
011-36 31 67