LED невъзможното може да промени екрани, осветление и електроника

Изследователи от университета в Кеймбридж демонстрираха нов вид LED невъзможенУстройство, способно да накара изолиращи наночастици да излъчват светлина, когато са захранвани с електричество. Пробивът е публикуван в списанието. природа и разпространявани от университета чрез ScienceDailyВсе още е в лабораторна фаза, но би могло да проправи пътя за по-прецизни екрани, оптични сензори, комуникация на базата на светлина и медицинско оборудване, способно да вижда по-дълбоко в биологичните тъкани. Научете повече:

Прочетете също така: разбирам Какво е микро LED?, запознайте се Micro RGB технология за екрани и вижте Мониторът Odyssey OLED G5 беше пуснат в продажба в Бразилия.

Защо се нарича „невъзможно“?

Името идва от основното препятствие, преодоляно от учените: наночастиците, използвани в експеримента, са електрически изолаториКазано по-просто, това означава, че те не провеждат ток лесно. И ако даден материал не провежда електричество, той обикновено не би трябвало да е добра основа за светодиод, тъй като традиционните светодиоди разчитат на инжектирането на електрически заряди, за да генерират светлина.

Тези частици се наричат наночастици, легирани с лантанидНискоактивните магнитни частици (LnNPs), или LnNPs, вече бяха известни с това, че излъчват изключително стабилна светлина с много тесен спектър и без нежеланите ефекти на трептене или бързо разграждане. Проблемът е, че досега тези качества бяха трудни за постигане на електронни устройства, захранвани директно от ниско напрежение.

Как работи новият светодиод

Решението, открито от екипа в лабораторията „Кавендиш“ в Кеймбридж, е да използва органични молекули като вид енергиен мост. Изследователите прикрепили молекула, наречена [липсва името на молекулата], към повърхността на наночастиците. 9-антраценкарбоксилна киселина, или 9-ACA, описан в изследването като „молекулярна антена“.

Вместо да се опитва да прокара електрически ток през изолиращата наночастица, устройството инжектира заряди в органичните молекули. Тези молекули улавят електрическата енергия и влизат във възбудено състояние, известно като... висок звук и прехвърлят тази енергия към лантанидните йони вътре в наночастицата. Оттам материалът излъчва светлина.

Според статията, публикувана в природаТози подход позволи създаването на светодиоди на базата на LnNP с управляващо напрежение от приблизително... 5 волта, много тясна емисия в електромагнитния спектър и превъзходна външна квантова ефективност за 0,6% в близкия инфрачервен (NIR-II) прозорец. Публикацията на Университета в Кеймбридж също така подчертава, че триплетният енергиен трансфер към наночастиците може да премине от 98% на ефективност.

Какво е близка инфрачервена светлина (NIR-II)?

NIR-II е лента от близка инфрачервена светлина което не е видимо за човешкото око, но е много полезно за научни и медицински приложения. Една от причините е, че този тип светлина може да преминава през биологични тъкани с по-малко разсейване от видимите дължини на вълните, което може да подобри техниките за изобразяване и сензорни изображения.

На практика, светодиод с много чиста и контролирана емисия в този диапазон може да бъде полезен в оборудване, което трябва да осветява или открива оптични сигнали с висока прецизност. Това включва биомедицински устройства за образна диагностика, сензори, оптични комуникационни системи и компоненти за съвременна електроника.

Защо това може да повлияе на екраните и електрониката?

Най-непосредственото въздействие не е замяната на екрана на телефона ви утре. Изследването все още е в етап на доказателство на концепцията. Въпреки това, откритието е уместно, защото показва нов начин за трансформиране на материали, считани преди за трудни за захранване с електричество, в управляеми светлинни излъчватели.

• Екрани и дисплеи: Изключително тясното излъчване може да бъде полезно в технологии, които изискват много прецизни цветове или дължини на вълните, въпреки че подходът все още трябва да бъде адаптиран за търговска употреба.
• Специализирано осветление: Светодиодите, които излъчват светлина в специфични диапазони, могат да бъдат полезни в науката, промишлеността, сензорите и оптичното оборудване.
• Медицина и образна диагностика: NIR-II светлината може да бъде полезна за устройства, които трябва да виждат структури под повърхността на тъканите.
• Оптична комуникация: Добре дефинираните дължини на вълните са важни за предаване и четене на сигнали с по-малко шум.
• Хибридна електроника: Методът комбинира органични и неорганични материали, което би могло да вдъхнови нови архитектури за оптоелектронни устройства.

Друг важен момент е възможността за регулиране на светлинната емисия чрез промяна на вида и концентрацията на лантаниди, използвани в наночастиците. Това предполага, че технологията може да бъде модулирана за различни приложения, вместо да бъде ограничена до един цвят или диапазон на емисия.

Това все още не е технология, готова да достигне до потребителя.

Въпреки закачливия си прякор, „невъзможният светодиод“ не бива да се разбира като революционен екран, готов да замени OLED, Mini LED или Micro LED. Проучването демонстрира физически механизъм и функционално лабораторно устройство, но все още има важни предизвикателства пред всяко търговско приложение: издръжливост, производствен мащаб, цена, интеграция със съществуващи схеми и крайна ефективност в реални продукти.

Въпреки това, откритието е значимо, защото преодолява бариера, считана за фундаментална: електрически активиращи изолационни материали с отлични оптични свойства. Ако техниката се усъвършенства, тя може да се превърне в нов инструмент за проектиране на специализирани светодиоди, медицински сензори, компактни източници на светлина и компоненти за бъдещи поколения електроника.

Резюме: какво се променя

• Изследователи са създали светодиоди, използвайки изолационни наночастици, легирани с лантаниди.
• Органичните молекули действат като „антени“, които улавят електрически заряди и пренасят енергия към наночастиците.
• Устройството излъчва много чиста светлина в близкия инфрачервен (NIR-II) диапазон.
• Технологията може да бъде от полза за медицинското изобразяване, сензорите, оптичната комуникация, специализираните дисплеи и хибридната електроника.
• Това все още е лабораторно изследване, без времева рамка за търговски продукти.

Вижте видеото

Вижте също

Източници: ScienceDaily/Университет в Кеймбридж e природа.