Для медицины и связи. В Кембридже создали «невероятный» светодиод из материалов-изоляторов
Международная группа исследователей из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета совершила научный прорыв, который открывает путь к созданию сверхчистых светодиодов второго ближнего инфракрасного диапазона.
Ученые нашли способ подавать электрический ток на материалы, которые обычно вообще не проводят электричество. Результаты этой революционной работы были опубликованы в престижном научном журнале Nature.
В основе разработки лежат наночастицы, легированные лантаноидами. Они обладают исключительной оптической стабильностью и способны излучать свет, который проникает глубоко в биологические ткани. Это делает их незаменимыми для медицинской визуализации, однако до сих пор их не могли использовать в электронике, поскольку эти частицы являются диэлектриками (изоляторами).
Кембриджские физики обошли это ограничение, прикрепив к поверхности наночастиц молекулы органического красителя — 9-антраценкарбоновой кислоты.
Эти органические молекулы работают как микроскопические «антенны». Внутренние электрические заряды устройства направляются не в саму наночастицу, а в молекулу-антенну, которая поглощает энергию и переходит в возбужденное состояние. Затем эта энергия с рекордной эффективностью в более 98% передается ионам лантаноидов, заставляя изолирующий материал ярко и чисто светиться.
Новые устройства, получившие название LnLED, работают при низком напряжении около 5 вольт. Они генерируют свет с чрезвычайно узкой спектральной шириной, что обеспечивает значительно более чистый и точный диапазон излучения, чем у современных квантовых точек. Светодиоды первого поколения уже достигли квантовой эффективности в 0,6%, и авторы технологии уверяют, что это только начало.
Технология обещает широкое практическое применение. Миниатюрные инъекционные или нательные инфракрасные светодиоды позволят врачам с высокой точностью выявлять рак, мониторить состояние внутренних органов в реальном времени и активировать светочувствительные лекарства внутри тела. В сфере коммуникаций узкий диапазон излучения поможет существенно уменьшить помехи и ускорить передачу больших объемов данных через оптические сети. Сейчас авторы открытия готовятся к тестированию новых комбинаций органических и неорганических материалов.