Cette avancée technologique pourrait tout changer.

Les découvertes sur la manière de faire circuler le courant électrique à travers des particules de matériaux auparavant considérés comme totalement « isolants » promettent de redéfinir complètement la technologie LED et d'ouvrir la voie à des applications sans précédent en biomédecine.

Une diode électroluminescente (DEL) est une source de lumière qui émet de la lumière lorsqu'un courant électrique lui est appliqué.

La technologie LED est devenue incontournable dans la vie moderne, des écrans de télévision géants aux ampoules du quotidien. Les utilisateurs connaissent même les technologies plus récentes comme l'OLED et le QLED.

Briser les barrières

Comparée aux lampes à incandescence et aux lampes fluorescentes compactes de même luminosité, une ampoule LED consomme respectivement 1/10 et 1/2 de l'électricité et a une durée de vie bien plus longue.

Malgré son utilisation répandue, ce matériau présente un défaut majeur : il est imperméable au courant électrique. Cependant, de nouvelles recherches menées au laboratoire Cavendish de l’université de Cambridge ont changé la donne.

Plus précisément, des scientifiques ont trouvé un moyen de forcer ces particules isolantes à conduire l'électricité et à émettre de la lumière, ouvrant ainsi un nouveau chapitre pour la technologie optoélectronique.

Cette découverte porte sur des nanoparticules de lanthanides isolantes (LnNPs). Ces particules contiennent des terres rares comme le néodyme et l'ytterbium. Leur caractéristique remarquable est leur capacité à émettre une lumière extrêmement brillante lorsqu'elles sont soumises à une excitation.

Des scientifiques ont trouvé le moyen de contraindre les LED à conduire l'électricité et à émettre de la lumière, ouvrant ainsi un nouveau chapitre pour la technologie optoélectronique. Photo : Camila Prieto.

Cependant, ce sont des isolants. Auparavant, les scientifiques n'étaient pas parvenus à les rendre conducteurs d'électricité. Les tentatives précédentes nécessitaient des températures ou des tensions extrêmement élevées pour mettre la charge électrique en contact avec les ions lanthanides qu'ils contiennent.

En raison de cette barrière, les LnNP ont jusqu'à présent eu des applications limitées, principalement dans l'imagerie des tissus profonds qui ne repose pas sur l'énergie électrique.

Pour franchir cette « barrière » isolante, l'équipe de recherche de Cambridge a choisi une approche différente. Au lieu de tenter de la percer par la chaleur ou la pression, elle a opté pour une méthode plus subtile : l'hybridation.

Plus précisément, les scientifiques ont utilisé un colorant organique appelé 9-ACA. Ces molécules de colorant ont servi à remplacer la couche isolante à la surface des LnNPs.

Le remplacement de cette couche externe permet une technique de charge particulière. Les scientifiques injectent des électrons dans cette nouvelle couche organique. Ce processus crée des excitons, un état excité des électrons. L'énergie est ensuite transférée aux ions lanthanides contenus dans la couche, ce qui provoque leur émission de lumière.

Cette étude souligne également que le principal obstacle rencontré lors des expériences précédentes était l'écart énergétique des LnNP.

En remplaçant la couche isolante par un matériau organique, l'équipe de recherche de l'université de Cambridge a comblé cette lacune, permettant à l'énergie électrique de déclencher efficacement la luminescence.

Une avancée majeure pour l'avenir de la technologie biomédicale.

Les résultats de ce procédé d'hybridation sont véritablement impressionnants. Les nouvelles LED (également appelées LnLED) produisent une lumière proche infrarouge (NIR) d'une pureté quasi parfaite.

En effet, lors des tests, cette LED hybride a surpassé la plupart des LED organiques NIR disponibles sur le marché. De plus, elle a excellé tant en termes de finesse spectrale (pureté des couleurs) que d'efficacité énergétique.

Cette découverte dépasse le simple cadre de la théorie de laboratoire et ouvre la voie à d'innombrables applications pratiques, notamment dans les domaines de la médecine et des technologies biomédicales.

Actuellement, pour examiner l'intérieur du corps en profondeur, les médecins doivent souvent recourir aux rayons X ou à l'IRM. D'autres méthodes optiques utilisant la lumière visible sont bloquées par la peau et le sang.

Par ailleurs, la lumière NIR se situe dans la « fenêtre biologique » car elle peut pénétrer la peau et les tissus mous plus facilement que la lumière ordinaire.

Une nouvelle technologie LED produit une lumière proche infrarouge (NIR) d'une pureté quasi parfaite. Ceci ouvre de nouvelles perspectives en médecine, car il est possible de surveiller avec précision les organes internes ou les vaisseaux sanguins situés profondément sous la peau grâce à de simples patchs cutanés contenant des LED à luminescence (LnLED). Photo : Spécimen.

Cependant, les matériaux luminescents organiques actuels présentent souvent un phénomène de fuite après une courte période d'exposition, ce qui perturbe la surveillance à long terme.

Grâce à la stabilité des terres rares, la technologie LnLEDs promet de surmonter complètement ce problème, permettant la création de dispositifs d'imagerie médicale résistants à la décoloration, autorisant une observation des tissus corporels plus nette que jamais.

Les médecins peuvent utiliser des patchs cutanés contenant des LED à basse énergie (LnLED) pour surveiller en continu l'état des organes internes ou des vaisseaux sanguins situés profondément sous la peau pendant plusieurs jours, sans intervention invasive.

De plus, l'association de matériaux organiques et inorganiques permet de créer des dispositifs plus flexibles et plus résistants. Surtout, l'équipe de recherche a indiqué que cette méthode peut être facilement appliquée à d'autres types de matériaux isolants, ouvrant ainsi la voie à de nombreuses nouvelles expériences et inventions.

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