Οι επιστήμονες έκαναν μια σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία LED που θα μπορούσε να αλλάξει τα πάντα

Τα LED είναι τα πάντα, από μερικές από τις μεγαλύτερες οθόνες τηλεόρασης που μπορείτε να αγοράσετε, μέχρι τους τύπους λαμπτήρων που χρησιμοποιείτε στο σπίτι σας. Όμως, δεν είναι όλα τα υλικά LED τα ίδια. Μερικά είναι OLED ή QLED, ενώ άλλα είναι λίγο πιο διαφοροποιημένα. Μερικοί δεν σας επιτρέπουν καν να μεταφέρετε ηλεκτρισμό μέσα από αυτά. Είναι αυτή η μεταγενέστερη ομάδα που έχει προσελκύσει κάποια συναρπαστική προσοχή από τους επιστήμονες τα τελευταία χρόνια και τώρα, μια ομάδα ερευνητών που εργάζονται με το εργαστήριο Cavendish στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ έχουν κάνει μια ενδιαφέρουσα ανακάλυψη που θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο σκέψης μας για τα LED συνολικά. Σύμφωνα με τη μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Φύσηοι επιστήμονες κατάφεραν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό μέσω μικροσκοπικών μονωτικών σωματιδίων που συνήθως δεν είναι ικανά να μεταφέρουν ηλεκτρισμό. Αυτά τα σωματίδια αποτελούνται από διάφορα στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων στοιχείων σπανίων γαιών όπως το νεοδύμιο και το υττέρβιο, και η ανακάλυψη εδώ θα μπορούσε ενδεχομένως να ανοίξει νέες πόρτες για την τεχνολογία LED στο σύνολό της.

Οι ερευνητές σημειώνουν ότι τα εν λόγω σωματίδια, που ονομάζονται μονωτικά νανοσωματίδια λανθανίδης (LnNPs) είναι γνωστό ότι λάμπουν πολύ έντονα όταν τοποθετούνται κάτω από το φως. Ωστόσο, οι επιστήμονες πάντα πάλευαν να κάνουν τα σωματίδια να μεταφέρουν πραγματικά ηλεκτρισμό. Προηγούμενες προσπάθειες να γίνει ακριβώς αυτό έδειξαν ότι τα φορτία συχνά δεν μπορούν να φτάσουν τα ιόντα λανθανίδης μέσα χωρίς υπερβολική θερμότητα ή τάση.

Για να παρακάμψουν αυτό το ζήτημα, όσοι εμπλέκονται σε αυτή τη νέα μελέτη άρχισαν να αναζητούν έναν τρόπο να υβριδοποιήσουν τα σωματίδια. Χρησιμοποίησαν μόρια οργανικής βαφής 9-ACA με τα LnNP, επιτρέποντάς τους να αντικαταστήσουν τους επιφανειακούς μονωτές στα σωματίδια, επιτρέποντάς τους έτσι να φορτιστούν χρησιμοποιώντας μια τεχνική γνωστή ως μεταφορά ενέργειας τριπλής.

Σύμφωνα με τη μελέτη, το μεγαλύτερο ζήτημα που κράτησε τα LnNP από το να είναι ηλεκτρικά διεγερμένα είναι το ενεργειακό τους χάσμα. Στο παρελθόν, αυτό περιόριζε αυτά τα σωματίδια να χρησιμοποιούνται μόνο σε απεικόνιση βαθέων ιστών που δεν βασίζονταν στην ηλεκτρική ενέργεια. Αντικαθιστώντας τους μονωτές επιφάνειας, ωστόσο, οι ερευνητές κατάφεραν να παρακάμψουν αυτό το βασικό πρόβλημα, ανοίγοντας έτσι την πόρτα για να χρησιμοποιήσουν αυτά τα σωματίδια σε πιο εκτεταμένες λειτουργίες LED.

Και όταν έγιναν οι αλλαγές, οι επιστήμονες μπόρεσαν στη συνέχεια να εγχύσουν ηλεκτρόνια στην οργανική στιβάδα, σχηματίζοντας έτσι αυτό που αποκαλούν «εξιόνια». Από εδώ, η ενέργεια μεταφέρεται στα ιόντα λανθανίδης, γεγονός που τους επιτρέπει να εκπέμπουν ένα σχεδόν εντελώς καθαρό εγγύς υπέρυθρο φως (NIR), ακόμη και στο σημείο να αποδίδουν τα περισσότερα άλλα οργανικά NIR LED τόσο σε στενότητα όσο και σε απόδοση.

Οι ερευνητές λένε ότι αυτά τα νέα LnLED ανοίγουν πολλές δυνατότητες για υβριδική οπτοηλεκτρονική σε βιοϊατρικά εργαλεία. Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει καλύτερες εφαρμογές βαθιάς απεικόνισης χωρίς λεύκανση. Το αν αυτή η πρόοδος είναι τόσο τεράστια όσο η προηγούμενη έρευνα που είχε ως στόχο να κάνει τις ακτίνες Χ ασφαλέστερες ή όχι, μένει να φανεί, αλλά ανοίγει πολλές νέες δυνατότητες. Οι ερευνητές λένε ότι εξακολουθούν να θέλουν να βελτιώσουν τη φωτεινότητα που προσφέρουν τα νέα υβριδικά LED, αλλά η τρέχουσα μέθοδος θα πρέπει να είναι εύκολα κλιμακούμενη σε άλλους μονωτές, επιτρέποντας ακόμη περισσότερους πειραματισμούς.