Дослідники з лабораторії Кавендіша Кембриджського університету розв’язали давню проблему в оптоелектроніці. Вони знайшли спосіб «живити» електрикою наночастинки, які раніше не проводили струм, — так звані наночастинки, леговані лантанідами (LnNPs).
Завдяки цьомувдалося створити новий тип світлодіодів — LnLEDs, які можуть стати основою для точнішої медичної діагностики, швидшого оптичного зв’язку та високочутливих хімічних сенсорів.
LnNPs відомі тим, що дають дуже чисте та стабільне світло, особливо у другому ближньому інфрачервоному діапазоні (NIR-II). Це світло добре проходить крізь біологічні тканини, тому його часто використовують у медицині.
Проблема була в тому, що такі частинки не проводять електрику, тож створити на їх основі електронні пристрої було неможливо.
Професор Акшай Рао пояснив: «Ці наночастинки — чудові випромінювачі світла, але ми не могли живити їх електрикою. Це був серйозний бар'єр», — сказав він.
Щоб обійти цю проблему, команда прикріпила до поверхні LnNP органічну молекулу — барвник 9-антраценкарбонову кислоту (9-ACA).
Читайте також:
Вчені створили наночастинки,
здатні перемогти бактерії за лічені секунди Ця органічна молекула працює як «антена»:
- електричний заряд надходить не в саму наночастинку, а в цю молекулу;
- вона захоплює енергію і переходить у так званий «темний» збуджений стан;
- з ефективністю понад 98% передає цю енергію іонам лантаніду всередині наночастинки;
- результат — яскраве, надчисте світіння.
Читайте також:
Теоретик частинки Бога. Помер фізик Пітер Хіггс, який передбачив існування однойменного бозона «Органічні молекули працюють як антени — вони ловлять заряд і тихо „передають“ його наночастинці через спеціальний процес перенесення енергії».
Нові світлодіоди працюють від низької напруги — близько 5 В.
Головна перевага — над звужений спектр світла. Це дає дуже точну довжину хвилі, що складно отримати від квантових точок або інших матеріалів.
Співавтор дослідження доктор Чжунчжен Ю підкреслив: «Чистота світла в інфрачервоному діапазоні — величезна перевага. Для біомедичних сенсорів або оптичного зв’язку ви хочете дуже точну довжину хвилі — наші пристрої забезпечують це без зусиль».
Завдяки чистому сигналу та електричному керуванню технологія відкриває багато напрямків:
- Медицина: мініатюрні або навіть ін'єкційні світлодіоди для глибинної візуалізації тканин, наприклад, пошуку пухлин чи контролю роботи органів.
- Оптичний зв’язок: швидша і чистіша передача даних завдяки дуже вузькій довжині хвилі.
- Хімічні сенсори: виявлення окремих молекул завдяки надточному світловому сигналу.
Читайте також:
Гарний експеримент. Великий адронний колайдер виявив одразу три раніше невідомі частинки
