LED αδύνατο να αλλάξει οθόνες, φωτισμό και ηλεκτρονικά είδη.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ έχουν παρουσιάσει έναν νέο τύπο... LED αδύνατοΜια συσκευή ικανή να κάνει τα μονωτικά νανοσωματίδια να εκπέμπουν φως όταν τροφοδοτούνται με ηλεκτρική ενέργεια. Η ανακάλυψη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Φύση και διανέμεται από το πανεπιστήμιο μέσω ScienceDailyΒρίσκεται ακόμη σε εργαστηριακό στάδιο, αλλά θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για πιο ακριβείς οθόνες, οπτικούς αισθητήρες, επικοινωνία με βάση το φως και ιατρικό εξοπλισμό ικανό να βλέπει βαθύτερα στους βιολογικούς ιστούς. Μάθετε περισσότερα:

Διαβάστε επίσης: καταλαβαίνουν Τι είναι το Micro LED;, να γνωρίσουν Τεχνολογία Micro RGB για οθόνες και δείτε το Η οθόνη Odyssey OLED G5 κυκλοφόρησε στη Βραζιλία.

Γιατί ονομάζεται «αδύνατο»;

Το όνομα προέρχεται από το κύριο εμπόδιο που ξεπέρασαν οι επιστήμονες: τα νανοσωματίδια που χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα είναι ηλεκτρικοί μονωτέςΜε απλά λόγια, αυτό σημαίνει ότι δεν άγουν εύκολα το ρεύμα. Και, αν ένα υλικό δεν άγει το ηλεκτρικό ρεύμα, δεν θα έπρεπε κανονικά να αποτελεί καλή βάση για ένα LED, καθώς τα παραδοσιακά LED βασίζονται στην έγχυση ηλεκτρικών φορτίων για την παραγωγή φωτός.

Αυτά τα σωματίδια ονομάζονται νανοσωματίδια με πρόσμιξη λανθανιδίωνΤα μαγνητικά σωματίδια χαμηλού επιπέδου (LnNPs) ή LnNPs ήταν ήδη γνωστά για την εξαιρετικά σταθερή εκπομπή φωτός με πολύ στενό φάσμα και χωρίς τις ανεπιθύμητες επιπτώσεις του τρεμοπαίγματος ή της ταχείας υποβάθμισης. Το πρόβλημα είναι ότι, μέχρι τώρα, αυτές οι ιδιότητες ήταν δύσκολο να εφαρμοστούν σε ηλεκτρονικές συσκευές που τροφοδοτούνται απευθείας από χαμηλή τάση.

Πώς λειτουργεί το νέο LED

Η λύση που βρήκε η ομάδα στο Εργαστήριο Cavendish στο Κέιμπριτζ ήταν η χρήση οργανικών μορίων ως ένα είδος ενεργειακής γέφυρας. Οι ερευνητές προσάρτησαν ένα μόριο που ονομάζεται [όνομα μορίου που λείπει] στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων. 9-ανθρακενοκαρβοξυλικό οξύ, ή 9-ACA, που περιγράφεται στη μελέτη ως «μοριακή κεραία».

Αντί να προσπαθεί να διοχετεύσει ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του μονωτικού νανοσωματιδίου, η συσκευή εγχέει φορτία στα οργανικά μόρια. Αυτά τα μόρια συλλαμβάνουν την ηλεκτρική ενέργεια και εισέρχονται σε μια διεγερμένη κατάσταση γνωστή ως... τρίδυμα και μεταφέρουν αυτήν την ενέργεια στα ιόντα λανθανιδίων μέσα στο νανοσωματίδιο. Από εκεί, το υλικό εκπέμπει φως.

Σύμφωνα με το άρθρο που δημοσιεύτηκε στο ΦύσηΑυτή η προσέγγιση επέτρεψε τη δημιουργία LED που βασίζονται σε LnNP με τάση οδήγησης περίπου... 5 βολτ, πολύ στενή εκπομπή στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και ανώτερη εξωτερική κβαντική απόδοση σε σχέση με 0,6% στο παράθυρο εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (NIR-II). Η δημοσίευση του Πανεπιστημίου του Cambridge υπογραμμίζει επίσης ότι η τριπλή μεταφορά ενέργειας σε νανοσωματίδια μπορεί να γίνει από 98% της αποτελεσματικότητας.

Τι είναι το εγγύς υπέρυθρο φως (NIR-II);

Το NIR-II είναι μια ζώνη εγγύς υπέρυθρη το οποίο δεν είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι, αλλά είναι πολύ χρήσιμο για επιστημονικές και ιατρικές εφαρμογές. Ένας από τους λόγους είναι ότι αυτός ο τύπος φωτός μπορεί να διαπεράσει βιολογικούς ιστούς με λιγότερη σκέδαση από τα ορατά μήκη κύματος, γεγονός που μπορεί να βελτιώσει τις τεχνικές απεικόνισης και ανίχνευσης.

Στην πράξη, ένα LED με πολύ καθαρή και ελεγχόμενη εκπομπή σε αυτό το εύρος μπορεί να είναι χρήσιμο σε εξοπλισμό που χρειάζεται να φωτίζει ή να ανιχνεύει οπτικά σήματα με υψηλή ακρίβεια. Αυτό περιλαμβάνει συσκευές βιοϊατρικής απεικόνισης, αισθητήρες, συστήματα οπτικής επικοινωνίας και εξαρτήματα για προηγμένα ηλεκτρονικά.

Γιατί αυτό θα μπορούσε να επηρεάσει οθόνες και ηλεκτρονικά είδη;

Η πιο άμεση επίδραση δεν είναι η αντικατάσταση της οθόνης του τηλεφώνου σας αύριο. Η έρευνα βρίσκεται ακόμη στο στάδιο της απόδειξης της ιδέας. Παρόλα αυτά, το εύρημα είναι σχετικό επειδή δείχνει έναν νέο τρόπο μετατροπής υλικών που προηγουμένως θεωρούνταν δύσκολο να τροφοδοτηθούν ηλεκτρικά σε ελεγχόμενους εκπομπούς φωτός.

• Οθόνες και οθόνες: Η εξαιρετικά στενή εκπομπή μπορεί να είναι χρήσιμη σε τεχνολογίες που απαιτούν πολύ ακριβή χρώματα ή μήκη κύματος, αν και η προσέγγιση πρέπει ακόμη να προσαρμοστεί για εμπορική χρήση.
• Εξειδικευμένος φωτισμός: Οι λυχνίες LED που εκπέμπουν φως σε συγκεκριμένες περιοχές μπορούν να είναι χρήσιμες στην επιστήμη, τη βιομηχανία, τους αισθητήρες και τον οπτικό εξοπλισμό.
• Ιατρική και απεικόνιση: Το φως NIR-II μπορεί να είναι ωφέλιμο για συσκευές που πρέπει να βλέπουν δομές κάτω από την επιφάνεια των ιστών.
• Οπτική επικοινωνία: Τα σαφώς καθορισμένα μήκη κύματος είναι σημαντικά για τη μετάδοση και την ανάγνωση σημάτων με λιγότερο θόρυβο.
• Υβριδικά ηλεκτρονικά: Η μέθοδος συνδυάζει οργανικά και ανόργανα υλικά, τα οποία θα μπορούσαν να εμπνεύσουν νέες αρχιτεκτονικές για οπτοηλεκτρονικές συσκευές.

Ένα άλλο σημαντικό σημείο είναι η δυνατότητα προσαρμογής της εκπομπής φωτός αλλάζοντας τον τύπο και τη συγκέντρωση των λανθανιδών που χρησιμοποιούνται στα νανοσωματίδια. Αυτό υποδηλώνει ότι η τεχνολογία μπορεί να διαμορφωθεί για διαφορετικές εφαρμογές, αντί να περιορίζεται σε ένα μόνο χρώμα ή εύρος εκπομπής.

Δεν είναι ακόμη μια τεχνολογία έτοιμη να φτάσει στον καταναλωτή.

Παρά το ελκυστικό ψευδώνυμό του, το «impossible LED» δεν θα πρέπει να νοείται ως μια επαναστατική οθόνη έτοιμη να αντικαταστήσει τις OLED, Mini LED ή Micro LED. Η μελέτη καταδεικνύει έναν φυσικό μηχανισμό και μια λειτουργική εργαστηριακή συσκευή, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν σημαντικές προκλήσεις πριν από οποιαδήποτε εμπορική εφαρμογή: ανθεκτικότητα, κλίμακα κατασκευής, κόστος, ενσωμάτωση με υπάρχοντα κυκλώματα και τελική απόδοση σε πραγματικά προϊόντα.

Ακόμα κι έτσι, η ανακάλυψη είναι σημαντική επειδή ξεπερνά ένα εμπόδιο που θεωρείται θεμελιώδες: τα ηλεκτρικά ενεργοποιούμενα μονωτικά υλικά που έχουν εξαιρετικές οπτικές ιδιότητες. Εάν η τεχνική ωριμάσει, θα μπορούσε να γίνει ένα νέο εργαλείο για το σχεδιασμό εξειδικευμένων LED, ιατρικών αισθητήρων, συμπαγών πηγών φωτός και εξαρτημάτων για μελλοντικές γενιές ηλεκτρονικών.

Σύνοψη: Τι αλλάζει

• Ερευνητές δημιούργησαν LED χρησιμοποιώντας μονωτικά νανοσωματίδια εμπλουτισμένα με λανθανίδες.
• Τα οργανικά μόρια λειτουργούν ως «κεραίες» που συλλαμβάνουν ηλεκτρικά φορτία και μεταφέρουν ενέργεια στα νανοσωματίδια.
• Η συσκευή εκπέμπει πολύ καθαρό φως στην περιοχή εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (NIR-II).
• Η τεχνολογία μπορεί να ωφελήσει την ιατρική απεικόνιση, τους αισθητήρες, την οπτική επικοινωνία, τις εξειδικευμένες οθόνες και τα υβριδικά ηλεκτρονικά.
• Αυτή είναι ακόμη εργαστηριακή έρευνα, χωρίς χρονοδιάγραμμα για εμπορικά προϊόντα.

Δείτε το βίντεο

Δείτε επίσης

Πηγές: ScienceDaily/Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ e Φύση.