A fénykibocsátó dióda (LED) egy olyan fényforrás, amely elektromos áram hatására fényt bocsát ki.
A LED technológia a modern élet nélkülözhetetlen részévé vált, az óriástévé-képernyőktől a mindennapi villanykörtékig. A felhasználók még az újabb technológiákkal, mint például az OLED és a QLED, is ismerkednek.
Akadályok lebontása
Az azonos fényerejű izzólámpákhoz és kompakt fénycsövekhez képest egy LED-izzó csak 1/10, illetve 1/2 annyi energiát fogyaszt, és élettartama sokszorosa.
Széles körű elterjedése ellenére ennek az anyagnak van egy végzetes hibája: nem folyik át rajta az elektromosság. A Cambridge-i Egyetem Cavendish Laboratóriumának új kutatása azonban mindezt megváltoztatta.
Konkrétan a tudósok találtak egy módszert, amellyel ezeket a szigetelő részecskéket elektromos áram vezetésére és fény kibocsátására kényszeríthetik, új fejezetet nyitva az optoelektronikai technológia számára.
A felfedezés középpontjában a szigetelő lantanida nanorészecskék (LnNP-k) állnak. Ezek a részecskék ritkaföldfémeket, például neodímiumot és itterbiumot tartalmaznak. Figyelemre méltó tulajdonságuk, hogy gerjesztés hatására rendkívül erős fényt bocsátanak ki.
 |
A tudósok találtak egy módszert, amellyel a LED-eket elektromos áram vezetésére és fénykibocsátásra kényszeríthetik, új fejezetet nyitva az optoelektronikai technológia történetében. Fotó: Camila Prieto. |
Azonban szigetelők. Korábban a tudósoknak nem sikerült őket elektromos vezetővé tenni. A korábbi kísérletekhez rendkívül magas hőmérsékletre vagy rendkívül nagy feszültségre volt szükség ahhoz, hogy az elektromos töltés érintkezésbe kerüljön a bennük lévő lantanida ionokkal.
Ezen akadály miatt az LnNP-k korábban korlátozott alkalmazási lehetőségekkel rendelkeztek, főként a mélyszöveti képalkotásban, amely nem támaszkodik elektromos energiára.
Ennek a szigetelő „falnak” a leküzdésére a cambridge-i kutatócsoport egy másik megközelítést választott. Ahelyett, hogy hővel vagy nyomással próbálták volna átlyukasztani, egy finomabb megközelítést választottak: a hibridizációt.
Konkrétan a tudósok egy 9-ACA nevű szerves festéket használtak. Ezekkel a festékmolekulákkal helyettesítették az LnNP-k felületén lévő szigetelőréteget.
Ennek a külső rétegnek a cseréje egy speciális töltési technikát tesz lehetővé. A tudósok elektronokat fecskendeznek ebbe az új szerves rétegbe. Ez a folyamat excitonokat – az elektronok gerjesztett állapotát – hoz létre. Innen energia adódik át a bennük lévő lantanida ionokra, aminek hatására azok világítani kezdenek.
Ez a tanulmány arra is rámutat, hogy a korábbi kísérletek legnagyobb akadálya az LnNP-k energiarése volt.
A szigetelőréteg szerves anyaggal való helyettesítésével a Cambridge-i Egyetem kutatócsoportja áthidalta ezt a szakadékot, lehetővé téve, hogy az elektromos energia hatékonyan kiváltsa a lumineszcenciát.
Jelentős áttörés a biomedicinális technológia jövője szempontjából.
A hibridizációs folyamat eredményei valóban lenyűgözőek. Az új LED-ek (más néven LnLED-ek) közeli infravörös (NIR) fényt bocsátanak ki, közel tökéletes tisztasággal.
Valójában a tesztek során ez a hibrid LED felülmúlta a piacon kapható legtöbb szerves NIR LED-et. Továbbá mind a spektrális szűkítés (színtisztaság), mind az energiahatékonyság tekintetében kiemelkedőt nyújtott.
Ez a felfedezés túlmutat a puszta laboratóriumi elméleten, és számtalan gyakorlati alkalmazást nyit meg, különösen az orvostudomány és a biomedicinális technológia területén.
Jelenleg az orvosoknak gyakran röntgen- vagy MRI-vizsgálatot kell alkalmazniuk a test mélyebb vizsgálatához. Más, látható fényt használó optikai módszereket a bőr és a vér blokkol.
Eközben a közeli infravörös fény a „biológiai ablakon” belülre esik, mivel könnyebben behatol a bőrbe és a lágy szövetekbe, mint a hagyományos fény.
 |
Az új LED-technológia közeli infravörös (NIR) fényt állít elő szinte tökéletes tisztasággal. Ez új utakat nyit az orvostudományban, mivel a bőr alatt mélyen elhelyezkedő belső szervek vagy erek pontosan monitorozhatók kizárólag LnLED-eket tartalmazó bőrfoltok segítségével. Fotó: Specim. |
A jelenlegi szerves lumineszcens anyagok azonban rövid expozíció után gyakran elszíneződnek, ami megzavarja a hosszú távú megfigyelést.
A ritkaföldfémek stabilitásának köszönhetően az LnLEDs technológia ígéretesnek tartja ennek a problémának a teljes leküzdését, lehetővé téve a fakulásálló orvosi képalkotó eszközök létrehozását, amelyek a testszövetek minden eddiginél tisztább megfigyelését teszik lehetővé.
Az orvosok LnLED-eket tartalmazó bőrtapaszok segítségével napokig folyamatosan monitorozhatják a bőr alatt mélyen elhelyezkedő belső szervek vagy erek állapotát invazív beavatkozások nélkül.
Továbbá a szerves és szervetlen anyagok kombinációja rugalmasabb és tartósabb eszközöket is létrehoz. Ami még fontosabb, a kutatócsoport kijelentette, hogy ez a módszer könnyen alkalmazható más típusú szigetelőanyagokra is, utat nyitva számos új kísérlet és találmány előtt.
Forrás: https://znews.vn/dot-pha-cong-nghe-nay-co-the-thay-doi-moi-thu-post1616610.html
Hozzászólás (0)