פריצת דרך טכנולוגית זו יכולה לשנות הכל.

דיודה פולטת אור (LED) היא מקור אור הפולט אור כאשר מופעל עליו זרם חשמלי.

טכנולוגיית LED הפכה לחלק בלתי נפרד מהחיים המודרניים, החל ממסכי טלוויזיה ענקיים ועד נורות תאורה יומיומיות. משתמשים אף מכירים טכנולוגיות חדשות יותר כמו OLED ו-QLED.

שבירת מחסומים

בהשוואה למנורות ליבון ופלורסנט קומפקטיות בעלות אותה בהירות, נורת LED צורכת רק עשירית וחצי מהחשמל, בהתאמה, ואורך החיים שלה ארוך פי כמה.

למרות השימוש הנרחב בו, לחומר הספציפי הזה יש פגם חמור: הוא אינו מאפשר לזרום דרכו חשמל. עם זאת, מחקר חדש ממעבדת קוונדיש באוניברסיטת קיימברידג' שינה את כל זה.

באופן ספציפי, מדענים מצאו דרך לאלץ את החלקיקים המבודדים הללו להוליך חשמל ולפלוט אור, ובכך פתחו פרק חדש בטכנולוגיה האופטואלקטרונית.

המוקד של תגלית זו הוא על בידוד ננו-חלקיקי לנתניד (LnNPs). חלקיקים אלה מכילים יסודות אדמה נדירים כגון ניאודימיום ואיטרביום. המאפיין המדהים שלהם הוא יכולתם לפלוט אור בהיר במיוחד כאשר הם נתונים לעירור.

מדענים מצאו דרך לאלץ נורות LED להוליך חשמל ולפלוט אור, ובכך פתחו פרק חדש בטכנולוגיה האופטואלקטרונית. צילום: קמילה פרייטו.

עם זאת, הם מבודדים. בעבר, מדענים נכשלו לגרום להם להוליך חשמל. ניסיונות קודמים דרשו טמפרטורות גבוהות במיוחד או מתחים גבוהים במיוחד כדי להביא את המטען החשמלי במגע עם יוני הלנתניד שבפנים.

בגלל מחסום זה, ל-LnNPs היו בעבר יישומים מוגבלים, בעיקר בהדמיית רקמות עמוקות שאינה מסתמכת על אנרגיה חשמלית.

כדי להתגבר על "חומת הבידוד" הזו, בחר צוות המחקר בקיימברידג' בגישה שונה. במקום לנסות לנקב אותה בחום או בלחץ, הם בחרו בגישה עדינה יותר: הכלאה.

באופן ספציפי, המדענים השתמשו בצבע אורגני בשם 9-ACA. מולקולות צבע אלו שימשו להחלפת שכבת הבידוד על פני השטח של ה-LnNPs.

החלפת שכבה חיצונית זו מאפשרת טכניקת טעינה מיוחדת. מדענים מזריקים אלקטרונים לשכבה אורגנית חדשה זו. תהליך זה יוצר אקסיטונים - מצב מעורר של אלקטרונים. מכאן, אנרגיה מועברת ליוני הלנתניד שבפנים, וגורמת להם לזהור.

מחקר זה מצביע גם על כך שהמכשול הגדול ביותר בניסויים קודמים היה פער האנרגיה של LnNPs.

על ידי החלפת שכבת הבידוד בחומר אורגני, צוות המחקר של אוניברסיטת קיימברידג' גישר על הפער הזה, ואפשר לאנרגיה חשמלית להפעיל ביעילות תאורת חוץ.

פריצת דרך משמעותית לעתיד הטכנולוגיה הביו-רפואית.

התוצאות של תהליך ההכלאה הזה מרשימות באמת. נורות ה-LED החדשות (הידועות גם בשם LnLEDs) מייצרות אור אינפרא אדום קרוב (NIR) עם טוהר כמעט מושלם.

למעשה, בבדיקות, נורת הלד ההיברידית הזו עלתה על רוב נורות הלד האורגניות הקיימות בשוק. יתר על כן, היא הצטיינה הן בצרות הספקטרלית (טוהר הצבע) והן ביעילות אנרגטית.

תגלית זו חורגת מעבר לתיאוריה מעבדתית גרידא ופותחת אינספור יישומים מעשיים, במיוחד בתחומי הרפואה והטכנולוגיה הביו-רפואית.

כיום, כדי להסתכל לעומק הגוף, רופאים נאלצים לעתים קרובות להשתמש בצילומי רנטגן או MRI. שיטות אופטיות אחרות המשתמשות באור נראה חסומות על ידי העור והדם.

בינתיים, אור NIR נופל בתוך "חלון הביולוגי" מכיוון שהוא יכול לחדור לעור ולרקמות רכות בקלות רבה יותר מאשר אור רגיל.

טכנולוגיית LED חדשה מייצרת אור אינפרא אדום קרוב (NIR) עם טוהר כמעט מושלם. זה פותח אפיקים חדשים לרפואה, שכן איברים פנימיים או כלי דם הממוקמים עמוק מתחת לעור ניתנים לניטור מדויק באמצעות מדבקות עור המכילות נורות LnLED בלבד. צילום: Specim.

עם זאת, חומרים אורגניים זוהרים כיום לעיתים קרובות מדממים לאחר תקופת חשיפה קצרה, דבר המשבש את הניטור לטווח ארוך.

הודות ליציבותם של יסודות אדמה נדירים, טכנולוגיית LnLEDs מבטיחה להתגבר לחלוטין על בעיה זו, ולאפשר יצירת מכשירי הדמיה רפואיים עמידים בפני דהייה, המאפשרים תצפית ברורה יותר על רקמות הגוף מאי פעם.

רופאים יכולים להשתמש במדבקות עור המכילות LnLEDs כדי לנטר באופן רציף את מצבם של איברים פנימיים או כלי דם הממוקמים עמוק מתחת לעור במשך ימים ללא הליכים פולשניים.

יתר על כן, השילוב של חומרים אורגניים ואנאורגניים יוצר גם מכשירים גמישים ועמידים יותר. חשוב מכך, צוות המחקר הצהיר כי ניתן ליישם שיטה זו בקלות על סוגים אחרים של חומרי בידוד, ובכך לסלול את הדרך למגוון ניסויים והמצאות חדשים.

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