قد يُحدث اختراق في تكنولوجيا مصابيح LED تغييراً جذرياً في كل شيء.

(صحيفة دان تري) - تتميز بعض مواد مصابيح LED بأنها غير موصلة للكهرباء، وهذا تحديداً ما جعلها محط اهتمام العلماء. وتَعِدُ الأبحاث الجديدة حول هذه المواد بتحقيق تطورات رائدة.

تستخدم شاشات LED الثنائيات الباعثة للضوء لإنشاء الصور. يتميز هذا النوع من الشاشات بمزايا رائعة، منها سطوع عالٍ وقدرات عرض فائقة، مما يوفر جودة صورة ممتازة، وكفاءة في استهلاك الطاقة، وعمرًا طويلًا (صورة: Vatrushka67/Getty Images).

اكتشف الطفرة في مجال إضاءة LED.

أصبحت مصابيح LED جزءًا لا غنى عنه في الحياة العصرية، بدءًا من شاشات التلفزيون العملاقة وصولًا إلى مصابيح الإضاءة المنزلية.

مع ذلك، لا تتشابه جميع مواد مصابيح LED في بنيتها وخصائصها. فإلى جانب الأنواع الشائعة مثل OLED وQLED، توجد مواد LED أكثر تعقيدًا، بعضها غير موصل للكهرباء. وقد حظيت هذه المجموعة من المواد باهتمام خاص من المجتمع العلمي في السنوات الأخيرة.

نشر فريق بحثي من مختبر كافنديش بجامعة كامبريدج مؤخراً اكتشافاً رائداً يعد بتغيير نظرتنا إلى تقنية LED بشكل كامل.

بحسب بحث نُشر في مجلة "نيتشر"، نجح العلماء في توصيل الكهرباء عبر جزيئات عازلة دقيقة لا تُوصل الكهرباء عادةً. تتكون هذه الجزيئات من عناصر مختلفة، من بينها عناصر أرضية نادرة مثل النيوديميوم والإيتربيوم.

من المتوقع أن يفتح هذا الاكتشاف آفاقاً جديدة لتكنولوجيا LED بشكل عام.

يقول الباحثون إن هذه الجسيمات، المعروفة باسم جسيمات اللانثانيد النانوية العازلة (LnNPs)، تتوهج بشدة عند إضاءتها. ومع ذلك، لطالما شكل جعلها موصلة للكهرباء تحديًا كبيرًا. وقد أظهرت الجهود السابقة أنه لا يمكن عادةً نقل الشحنة الكهربائية إلى أيونات اللانثانيد الموجودة بداخلها إلا باستخدام درجات حرارة أو فولتيات عالية للغاية.

لمعالجة هذه المشكلة، سعى فريق البحث إلى تهجين الجسيمات. استخدموا جزيئات صبغة 9-ACA العضوية مع جسيمات LnNPs النانوية، مما سمح باستبدال العوازل السطحية على الجسيمات. وهذا يمكّن من شحنها باستخدام تقنيات نقل الطاقة الثلاثية.

آلية التشغيل

بحسب البحث، فإن أكبر عائق يمنع الإثارة الكهربائية لجزيئات اللانثانيدات النانوية هو فجوة الطاقة بينها. وقد حدّ هذا سابقًا من استخدام هذه الجزيئات في تصوير الأنسجة العميقة فقط، وهو ما لا يعتمد على الطاقة الكهربائية.

ومع ذلك، من خلال استبدال العوازل السطحية، تغلب الباحثون على هذه المشكلة الأساسية، مما فتح المجال أمام إمكانية استخدام هذه الجسيمات في نطاق أوسع من تطبيقات LED.

بعد إجراء التعديلات، تمكن العلماء من ضخ الإلكترونات في الطبقة العضوية، مما أدى إلى تكوين ما يسمونه "الإكسيتون". ومن هناك، يتم نقل الطاقة إلى أيونات اللانثانيد، مما يسمح لها بإصدار ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) شبه النقي.

إن أداء هذا الضوء ونطاقه الضيق يتفوقان حتى على معظم مصابيح LED العضوية الأخرى التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء القريبة.

يعتقد الباحثون أن مصابيح LED الجديدة من نوع Ln تفتح العديد من الإمكانيات للإلكترونيات الضوئية الهجينة في الأدوات الطبية الحيوية، وخاصة في تطبيقات التصوير العميق مع إمكانية تقليل بهتان اللون.

بينما يبقى أن نرى ما إذا كان هذا الإنجاز سيحقق نفس التأثير الذي حققته الأبحاث السابقة التي هدفت إلى جعل الأشعة السينية أكثر أمانًا، فإنه يفتح بالتأكيد آفاقًا جديدة واسعة. ويقول الباحثون إنهم ما زالوا يسعون إلى تحسين سطوع هذه المصابيح الهجينة الجديدة.

ومع ذلك، يمكن بسهولة توسيع نطاق الطريقة الحالية لتشمل مواد عازلة أخرى، مما يسمح بإجراء المزيد من الاختبارات.

المصدر: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/buoc-dot-pha-trong-cong-nghe-led-co-the-thay-doi-moi-thu-20260106004919045.htm