発光ダイオード（LED）とは、電流を流すと光を発する光源のことである。
LED技術は、大型テレビ画面から日常の電球まで、現代生活に欠かせないものとなっている。OLEDやQLEDといった最新技術も、ユーザーには馴染み深いものとなっている。
障壁を打ち破る
同じ明るさの白熱電球やコンパクト蛍光灯と比較すると、LED電球はそれぞれ10分の1、2分の1の電力しか消費せず、寿命もはるかに長い。
広く使われているにもかかわらず、この素材には致命的な欠点がある。それは、電流が流れないことだ。しかし、ケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所の新たな研究によって、その状況は一変した。
具体的には、 科学者たちはこれらの絶縁粒子に電気を通し、光を発させる方法を発見し、光電子技術に新たな章を開いた。
今回の発見の焦点は、絶縁性ランタニドナノ粒子（LnNP）にある。これらの粒子は、ネオジムやイッテルビウムなどの希土類元素を含んでいる。その特筆すべき特徴は、励起光を受けると極めて明るい光を発する能力である。
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科学者たちは、LEDに電気を通し発光させる方法を発見し、光電子技術の新たな章を開いた。写真：カミラ・プリエト。 |
しかし、これらは絶縁体である。これまで科学者たちは、これらに電気を通させることに成功していなかった。これまでの試みでは、内部のランタニドイオンに電荷を接触させるために、極めて高い温度または極めて高い電圧が必要だった。
このような障壁があるため、LnNPの用途はこれまで限られており、主に電気エネルギーに依存しない深部組織イメージングに限られていた。
この断熱的な「壁」を克服するために、ケンブリッジ大学の研究チームは異なるアプローチを選択した。熱や圧力で穴を開けようとするのではなく、より繊細なアプローチ、すなわちハイブリッド化を選んだのだ。
具体的には、科学者たちは9-ACAと呼ばれる有機色素を用いた。これらの色素分子は、LnNPの表面にある絶縁層を置き換えるために使用された。
この外層を置き換えることで、特殊な充電技術が可能になります。科学者たちはこの新しい有機層に電子を注入します。このプロセスによって励起子（電子の励起状態）が生成されます。そこからエネルギーが内部のランタニドイオンに伝達され、イオンが発光します。
この研究はまた、これまでの実験における最大の障害はLnNPのエネルギーギャップであったことを指摘している。
ケンブリッジ大学の研究チームは、絶縁層を有機材料に置き換えることでこのギャップを埋め、電気エネルギーを効率的に利用して発光を誘発することに成功した。
生物医学技術の未来にとって、大きなブレークスルーとなる。
このハイブリッド化プロセスの成果は実に素晴らしい。新しいLED（LnLEDとも呼ばれる）は、ほぼ完璧な純度の近赤外線（NIR）光を生成する。
実際、テストの結果、このハイブリッドLEDは市販されているほとんどの有機近赤外線LEDを凌駕する性能を発揮しました。さらに、スペクトル幅の狭さ（色純度）とエネルギー効率の両面で優れた性能を示しました。
この発見は単なる実験室理論にとどまらず、特に医学や生物医学技術の分野において、数え切れないほどの実用的な応用を可能にする。
現在、体内の深部を観察するには、医師はしばしばX線やMRIを使用する必要がある。可視光線を用いるその他の光学的検査方法は、皮膚や血液によって遮られてしまうためである。
一方、近赤外線は通常の光よりも皮膚や軟組織に浸透しやすいため、「生物学的透過窓」の範囲内にある。
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新しいLED技術は、ほぼ完璧な純度の近赤外線（NIR）光を生成します。これにより、皮膚の奥深くにある内臓や血管を、LnLEDを含む皮膚パッチのみを使用して正確にモニタリングできるため、医療に新たな道が開かれます。写真：標本。 |
しかしながら、現在の有機発光材料は、短時間の照射後にはしばしば滲み出てしまい、長期的なモニタリングを妨げる。
希土類元素の安定性のおかげで、LnLED技術はこの問題を完全に克服し、色褪せしにくい医療用画像診断装置の開発を可能にし、これまで以上に鮮明な生体組織の観察を可能にすることが期待されています。
医師は、LnLEDを含む皮膚パッチを使用することで、侵襲的な処置を行うことなく、皮膚の深部にある内臓や血管の状態を数日間継続的に監視することができる。
さらに、有機材料と無機材料を組み合わせることで、より柔軟で耐久性のあるデバイスが実現する。さらに重要なことに、研究チームは、この手法は他の種類の絶縁材料にも容易に適用でき、様々な新しい実験や発明への道を開くと述べている。
出典：https://znews.vn/dot-pha-cong-nghe-nay-co-the-thay-doi-moi-thu-post1616610.html
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