Terobosan teknologi ini dapat mengubah segalanya.

Penemuan tentang cara mengalirkan arus listrik melalui partikel material yang sebelumnya dianggap sebagai "isolator" sepenuhnya menjanjikan perubahan total dalam teknologi LED dan membuka aplikasi yang belum pernah ada sebelumnya di bidang biomedis.

Dioda pemancar cahaya (LED) adalah sumber cahaya yang memancarkan cahaya ketika arus listrik dialirkan kepadanya.

Teknologi LED telah menjadi bagian tak terpisahkan dari kehidupan modern, mulai dari layar TV raksasa hingga lampu bohlam sehari-hari. Pengguna bahkan sudah familiar dengan teknologi yang lebih baru seperti OLED dan QLED.

Menghilangkan hambatan

Dibandingkan dengan lampu pijar dan lampu neon kompak dengan tingkat kecerahan yang sama, bohlam LED hanya menggunakan 1/10 dan 1/2 listrik, masing-masing, dan memiliki masa pakai yang berkali-kali lebih lama.

Terlepas dari penggunaannya yang luas, material khusus ini memiliki kelemahan fatal: material ini tidak memungkinkan listrik mengalir melewatinya. Namun, penelitian baru dari Laboratorium Cavendish di Universitas Cambridge telah mengubah semua itu.

Secara spesifik, para ilmuwan telah menemukan cara untuk memaksa partikel isolasi ini menghantarkan listrik dan memancarkan cahaya, membuka babak baru bagi teknologi optoelektronik.

Fokus dari penemuan ini adalah pada nanopartikel lantanida (LnNPs) yang bersifat isolator. Partikel-partikel ini mengandung unsur tanah jarang seperti neodymium dan ytterbium. Karakteristiknya yang luar biasa adalah kemampuannya untuk memancarkan cahaya yang sangat terang ketika dikenai eksitasi.

Para ilmuwan telah menemukan cara untuk memaksa LED menghantarkan listrik dan memancarkan cahaya, membuka babak baru bagi teknologi optoelektronik. Foto: Camila Prieto.

Namun, unsur-unsur tersebut merupakan isolator. Sebelumnya, para ilmuwan gagal membuat unsur-unsur tersebut menghantarkan listrik. Upaya sebelumnya membutuhkan suhu yang sangat tinggi atau tegangan yang sangat tinggi untuk membawa muatan listrik bersentuhan dengan ion lantanida di dalamnya.

Karena kendala ini, LnNPs sebelumnya memiliki aplikasi yang terbatas, terutama dalam pencitraan jaringan dalam yang tidak bergantung pada energi listrik.

Untuk mengatasi "dinding" isolasi ini, tim peneliti di Cambridge memilih pendekatan yang berbeda. Alih-alih mencoba menembusnya dengan panas atau tekanan, mereka memilih pendekatan yang lebih halus: hibridisasi.

Secara spesifik, para ilmuwan menggunakan pewarna organik yang disebut 9-ACA. Molekul pewarna ini digunakan untuk menggantikan lapisan isolasi pada permukaan LnNP.

Penggantian lapisan luar ini memungkinkan teknik pengisian daya khusus. Para ilmuwan menyuntikkan elektron ke dalam lapisan organik baru ini. Proses ini menciptakan eksiton—keadaan elektron yang tereksitasi. Dari sini, energi ditransfer ke ion lantanida di dalamnya, menyebabkan ion-ion tersebut berpendar.

Studi ini juga menunjukkan bahwa kendala terbesar dalam eksperimen sebelumnya adalah celah energi LnNPs.

Dengan mengganti lapisan isolasi dengan material organik, tim peneliti Universitas Cambridge telah menjembatani kesenjangan ini, memungkinkan energi listrik untuk secara efisien memicu luminesensi.

Terobosan besar untuk masa depan teknologi biomedis.

Hasil dari proses hibridisasi ini sungguh mengesankan. LED baru (juga dikenal sebagai LnLED) menghasilkan cahaya inframerah dekat (NIR) dengan kemurnian yang hampir sempurna.

Faktanya, dalam pengujian, LED hibrida ini mengungguli sebagian besar LED NIR organik yang ada di pasaran. Lebih jauh lagi, LED ini unggul dalam hal spektrum sempit (kemurnian warna) dan efisiensi energi.

Penemuan ini melampaui sekadar teori laboratorium dan membuka banyak sekali aplikasi praktis, terutama di bidang kedokteran dan teknologi biomedis.

Saat ini, untuk melihat jauh ke dalam tubuh, dokter seringkali harus menggunakan sinar-X atau MRI. Metode optik lain yang menggunakan cahaya tampak terhalang oleh kulit dan darah.

Sementara itu, cahaya NIR termasuk dalam "jendela biologis" karena dapat menembus kulit dan jaringan lunak lebih mudah daripada cahaya biasa.

Teknologi LED baru menghasilkan cahaya inframerah dekat (NIR) dengan kemurnian yang hampir sempurna. Hal ini membuka jalan baru bagi dunia kedokteran, karena organ internal atau pembuluh darah yang terletak jauh di bawah kulit dapat dipantau secara akurat hanya dengan menggunakan patch kulit yang mengandung LnLED. Foto: Specim.

Namun, material luminesen organik saat ini seringkali mengalami kebocoran cahaya setelah paparan singkat, sehingga mengganggu pemantauan jangka panjang.

Berkat stabilitas unsur tanah jarang, teknologi LnLED menjanjikan untuk sepenuhnya mengatasi masalah ini, memungkinkan terciptanya perangkat pencitraan medis yang tahan pudar, sehingga memungkinkan pengamatan jaringan tubuh yang lebih jelas daripada sebelumnya.

Dokter dapat menggunakan plester kulit yang mengandung LnLED untuk memantau kondisi organ dalam atau pembuluh darah yang terletak jauh di bawah kulit secara terus menerus selama berhari-hari tanpa prosedur invasif.

Selain itu, kombinasi material organik dan anorganik juga menciptakan perangkat yang lebih fleksibel dan tahan lama. Lebih penting lagi, tim peneliti menyatakan bahwa metode ini dapat dengan mudah diterapkan pada jenis material isolasi lainnya, membuka jalan bagi berbagai eksperimen dan penemuan baru.

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