LED kan schermen, verlichting en elektronica veranderen.

Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben een nieuw type aangetoond LED onmogelijkEen apparaat dat in staat is om isolerende nanodeeltjes licht te laten uitzenden wanneer ze elektrisch worden aangedreven. De doorbraak werd gepubliceerd in het tijdschrift. Natuur en wandelen en verspreid door de universiteit via ScienceDailyHet bevindt zich nog in de laboratoriumfase, maar het zou de weg kunnen vrijmaken voor nauwkeurigere schermen, optische sensoren, lichtgebaseerde communicatie en medische apparatuur die dieper in biologisch weefsel kan kijken. Lees meer:

Lees ook: begrijpen Wat is een micro-LED?, leren kennen Micro RGB-technologie voor schermen en zie de De Odyssey OLED G5-monitor is in Brazilië gelanceerd..

Waarom wordt het "onmogelijk" genoemd?

De naam is afgeleid van het belangrijkste obstakel dat de wetenschappers overwonnen: de nanodeeltjes die in het experiment werden gebruikt, zijn elektrische isolatorenSimpel gezegd betekent dit dat ze niet gemakkelijk stroom geleiden. En als een materiaal geen elektriciteit geleidt, is het normaal gesproken geen goede basis voor een led, aangezien traditionele leds afhankelijk zijn van de injectie van elektrische ladingen om licht te genereren.

Deze deeltjes worden genoemd lanthanide-gedoteerde nanodeeltjesLaag-niveau magnetische deeltjes (LnNPs), of kortweg LnNPs, stonden al bekend om hun extreem stabiele lichtuitstraling met een zeer smal spectrum en zonder de ongewenste effecten van flikkeren of snelle degradatie. Het probleem was echter dat het tot nu toe lastig was om deze eigenschappen te integreren in elektronische apparaten die rechtstreeks op laagspanning werken.

Hoe de nieuwe LED werkt

De oplossing die het team van het Cavendish Laboratory in Cambridge vond, was het gebruik van organische moleculen als een soort energiebrug. De onderzoekers bevestigden een molecuul genaamd [naam van molecuul ontbreekt] aan het oppervlak van de nanodeeltjes. 9-antraceencarbonzuur, oftewel 9-ACA, in de studie omschreven als een "moleculaire antenne".

In plaats van te proberen een elektrische stroom door het isolerende nanodeeltje te forceren, injecteert het apparaat ladingen in de organische moleculen. Deze moleculen vangen de elektrische energie op en komen in een aangeslagen toestand terecht, die bekend staat als... Triplete en deze energie overdragen aan de lanthanide-ionen in het nanodeeltje. Van daaruit zendt het materiaal licht uit.

Volgens het artikel dat is gepubliceerd in Natuur en wandelenDeze aanpak maakte de creatie mogelijk van op LnNP gebaseerde LED's met een aandrijfspanning van ongeveer... 5 volt, een zeer smalle emissie in het elektromagnetische spectrum en een superieure externe kwantumrendement 0,6% in het nabij-infrarood (NIR-II) venster. De publicatie van de Universiteit van Cambridge benadrukt ook dat de triplet-energieoverdracht naar nanodeeltjes kan plaatsvinden van 98% van efficiëntie.

Wat is nabij-infrarood licht (NIR-II)?

NIR-II is een band van nabij infrarood Dit type licht is niet zichtbaar voor het menselijk oog, maar is zeer nuttig voor wetenschappelijke en medische toepassingen. Een van de redenen hiervoor is dat dit type licht met minder verstrooiing door biologisch weefsel kan dringen dan zichtbare golflengten, wat beeldvormings- en detectietechnieken kan verbeteren.

In de praktijk kan een LED met een zeer zuivere en gecontroleerde emissie in dit bereik nuttig zijn in apparatuur die optische signalen met hoge precisie moet verlichten of detecteren. Dit omvat biomedische beeldvormingsapparaten, sensoren, optische communicatiesystemen en componenten voor geavanceerde elektronica.

Waarom zou dit gevolgen kunnen hebben voor schermen en elektronica?

De meest directe impact is niet dat je morgen je telefoonscherm moet vervangen. Het onderzoek bevindt zich nog in de proof-of-conceptfase. Desondanks is de bevinding relevant omdat het een nieuwe manier laat zien om materialen die voorheen als moeilijk elektrisch aan te drijven werden beschouwd, om te zetten in regelbare lichtbronnen.

• Schermen en displays: Extreem smalle emissie kan nuttig zijn in technologieën die zeer precieze kleuren of golflengten vereisen, hoewel de aanpak nog moet worden aangepast voor commercieel gebruik.
• Specialistische verlichting: LED's die licht uitstralen in specifieke bereiken kunnen nuttig zijn in de wetenschap, de industrie, sensoren en optische apparatuur.
• Geneeskunde en beeldvorming: NIR-II-licht kan nuttig zijn voor apparaten die structuren onder het oppervlak van weefsels moeten kunnen zien.
• Optische communicatie: Goed gedefinieerde golflengtes zijn belangrijk voor het verzenden en lezen van signalen met minder ruis.
• Hybride elektronica: De methode combineert organische en anorganische materialen, wat inspiratie kan bieden voor nieuwe architecturen voor opto-elektronische apparaten.

Een ander belangrijk punt is de mogelijkheid om de lichtemissie aan te passen door het type en de concentratie van de lanthaniden in de nanodeeltjes te veranderen. Dit suggereert dat de technologie kan worden aangepast voor verschillende toepassingen, in plaats van vast te zitten aan één enkele kleur of emissiebereik.

Het is nog geen technologie die klaar is voor de consument.

Ondanks de pakkende bijnaam moet de "onmogelijke LED" niet worden gezien als een revolutionair scherm dat OLED, Mini LED of Micro LED kan vervangen. De studie toont een fysiek mechanisme en een functioneel laboratoriumapparaat aan, maar er zijn nog belangrijke uitdagingen voordat commerciële toepassing mogelijk is: duurzaamheid, productieschaal, kosten, integratie met bestaande circuits en uiteindelijke efficiëntie in echte producten.

Desondanks is de ontdekking significant omdat ze een als fundamenteel beschouwde barrière overwint: het elektrisch activeren van isolerende materialen met uitstekende optische eigenschappen. Als de techniek zich verder ontwikkelt, zou het een nieuw hulpmiddel kunnen worden voor het ontwerpen van gespecialiseerde LED's, medische sensoren, compacte lichtbronnen en componenten voor toekomstige generaties elektronica.

Samenvatting: welke veranderingen

• Onderzoekers hebben LED's ontwikkeld met behulp van isolerende nanodeeltjes die zijn verrijkt met lanthaniden.
• Organische moleculen fungeren als "antennes" die elektrische ladingen opvangen en energie overdragen aan de nanodeeltjes.
• Het apparaat zendt zeer zuiver licht uit in het nabij-infrarood (NIR-II) bereik.
• Technologie kan voordelen bieden voor medische beeldvorming, sensoren, optische communicatie, gespecialiseerde beeldschermen en hybride elektronica.
• Dit is nog steeds laboratoriumonderzoek, zonder tijdschema voor commerciële producten.

Zie de video

Zie ook

Fontes: ScienceDaily/Universiteit van Cambridge e Natuur en wandelen.