Tento technologický průlom by mohl změnit všechno.

Světelná dioda (LED) je světelný zdroj, který vyzařuje světlo, když je na něj aplikován elektrický proud.

LED technologie se stala nepostradatelnou součástí moderního života, od obřích televizních obrazovek až po běžné žárovky. Uživatelé jsou obeznámeni i s novějšími technologiemi, jako jsou OLED a QLED.

Boření bariér

Ve srovnání s klasickými žárovkami a kompaktními zářivkami se stejným jasem spotřebuje LED žárovka pouze 1/10, respektive 1/2 elektřiny a má mnohonásobně delší životnost.

Navzdory svému širokému použití má tento konkrétní materiál jednu zásadní vadu: nepropouští elektřinu. Nový výzkum z Cavendishovy laboratoře na Univerzitě v Cambridgi to však všechno změnil.

Konkrétně vědci našli způsob, jak donutit tyto izolační částice vést elektřinu a vyzařovat světlo, čímž otevírají novou kapitolu optoelektronické technologie.

Tento objev se zaměřuje na izolační nanočástice lanthanoidů (LnNP). Tyto částice obsahují prvky vzácných zemin, jako je neodym a ytterbium. Jejich pozoruhodnou vlastností je schopnost emitovat extrémně jasné světlo, když jsou vystaveny excitaci.

Vědci našli způsob, jak donutit LED diody vést elektřinu a vyzařovat světlo, čímž otevírají novou kapitolu optoelektronické technologie. Foto: Camila Prieto.

Jsou to však izolanty. Vědcům se dříve nepodařilo přimět je vést elektrický proud. Předchozí pokusy vyžadovaly extrémně vysoké teploty nebo extrémně vysoké napětí, aby se elektrický náboj dostal do kontaktu s lanthanoidovými ionty uvnitř.

Kvůli této bariéře měly LnNP dříve omezené uplatnění, zejména v zobrazování hlubokých tkání, které nespoléhá na elektrickou energii.

Aby tuto izolační „zeď“ překonali, zvolil výzkumný tým v Cambridge jiný přístup. Místo pokusu o její proražení teplem nebo tlakem se rozhodli pro jemnější přístup: hybridizaci.

Konkrétně vědci použili organické barvivo s názvem 9-ACA. Tyto molekuly barviva byly použity k nahrazení izolační vrstvy na povrchu LnNP.

Nahrazení této vnější vrstvy umožňuje speciální techniku nabíjení. Vědci vstřikují elektrony do této nové organické vrstvy. Tento proces vytváří excitony – excitovaný stav elektronů. Odtud se energie přenáší na lanthanoidové ionty uvnitř, což způsobuje jejich záření.

Tato studie také poukazuje na to, že největší překážkou v předchozích experimentech byla energetická mezera LnNP.

Výzkumný tým Cambridgeské univerzity tuto mezeru překlenul nahrazením izolační vrstvy organickým materiálem, což umožňuje elektrické energii efektivně spouštět luminiscenci.

Zásadní průlom pro budoucnost biomedicínských technologií.

Výsledky tohoto hybridizačního procesu jsou skutečně působivé. Nové LED diody (známé také jako LnLED) produkují světlo v blízké infračervené oblasti (NIR) s téměř dokonalou čistotou.

Ve skutečnosti tato hybridní LED dioda v testech překonala většinu existujících organických NIR LED diod na trhu. Navíc vynikala jak spektrální úzkostí (čistotou barev), tak energetickou účinností.

Tento objev přesahuje pouhou laboratorní teorii a otevírá nespočet praktických aplikací, zejména v oblasti medicíny a biomedicínských technologií.

V současné době musí lékaři pro hluboký pohled do těla často používat rentgenové záření nebo magnetickou rezonanci. Jiné optické metody využívající viditelné světlo jsou blokovány kůží a krví.

Mezitím světlo NIR spadá do „biologického okna“, protože může pronikat kůží a měkkými tkáněmi snadněji než běžné světlo.

Nová LED technologie produkuje blízké infračervené (NIR) světlo s téměř dokonalou čistotou. To otevírá nové možnosti pro medicínu, protože vnitřní orgány nebo cévy umístěné hluboko pod kůží lze přesně monitorovat pouze pomocí kožních náplastí obsahujících LnLED. Foto: Specim.

Současné organické luminiscenční materiály však po krátké době expozice často prosakují, což narušuje dlouhodobé monitorování.

Díky stabilitě prvků vzácných zemin slibuje technologie LnLED tento problém zcela překonat a umožní vytvoření lékařských zobrazovacích zařízení odolných vůči blednutí, která umožní jasnější pozorování tělesných tkání než kdykoli předtím.

Lékaři mohou pomocí kožních náplastí obsahujících LnLED diody nepřetržitě sledovat stav vnitřních orgánů nebo cév umístěných hluboko pod kůží po dobu několika dnů bez invazivních zákroků.

Kombinace organických a anorganických materiálů navíc vytváří flexibilnější a odolnější zařízení. A co je důležitější, výzkumný tým uvedl, že tuto metodu lze snadno aplikovat i na jiné typy izolačních materiálů, což otevírá cestu pro řadu nových experimentů a vynálezů.

Zdroj: https://znews.vn/dot-pha-cong-nghe-nay-co-the-thay-doi-moi-thu-post1616610.html