이 기술적 혁신은 모든 것을 바꿀 수 있습니다.

발광 다이오드(LED)는 전류가 흐를 때 빛을 방출하는 광원입니다.

LED 기술은 대형 TV 화면부터 일상적인 전구에 이르기까지 현대 생활에서 없어서는 안 될 필수적인 부분이 되었습니다. 사용자들은 OLED와 QLED 같은 최신 기술에도 익숙해져 있습니다.

동일한 밝기의 백열등 및 컴팩트 형광등과 비교했을 때, LED 전구는 각각 1/10 및 1/2의 전력만 소비하며 수명은 훨씬 더 깁니다.

널리 사용되고 있음에도 불구하고, 이 특정 소재에는 치명적인 결함이 하나 있습니다. 바로 전기가 흐르지 않는다는 점입니다. 하지만 케임브리지 대학교 캐번디시 연구소의 새로운 연구는 이 모든 것을 바꿔놓았습니다.

구체적으로, 과학자들은 이러한 절연 입자들이 전기를 전도하고 빛을 방출하도록 만드는 방법을 발견했으며, 이는 광전자 기술에 새로운 장을 열었습니다.

이번 발견 의 핵심은 절연성 란탄족 나노입자(LnNPs)에 있습니다. 이 입자들은 네오디뮴과 이터븀과 같은 희토류 원소를 포함하고 있습니다. 이 입자들의 놀라운 특징은 자극을 받으면 매우 밝은 빛을 방출하는 능력입니다.

과학자들이 LED가 전기를 전도하고 빛을 방출하도록 만드는 방법을 발견하여 광전자 기술에 새로운 장을 열었습니다. 사진: 카밀라 프리토.

하지만 이들은 절연체입니다. 이전에는 과학자들이 이들을 전기 전도성 물질로 만드는 데 실패했습니다. 이전 시도들은 내부의 란탄족 이온에 전기 전하를 접촉시키기 위해 극도로 높은 온도나 극도로 높은 전압을 필요로 했습니다.

이러한 한계 때문에 LnNPs는 이전에는 주로 전기 에너지를 사용하지 않는 심부 조직 영상 촬영에 국한되어 적용 범위가 제한적이었습니다.

이러한 단열 "벽"을 극복하기 위해 케임브리지 연구팀은 다른 접근 방식을 택했습니다. 열이나 압력으로 벽을 뚫으려는 대신, 그들은 보다 미묘한 접근 방식인 하이브리드화를 선택했습니다.

구체적으로, 과학자들은 9-ACA라는 유기 염료를 사용했습니다. 이 염료 분자는 LnNPs 표면의 절연층을 대체하는 데 사용되었습니다.

이 외부층을 교체함으로써 특별한 충전 기술을 사용할 수 있게 됩니다. 과학자들은 이 새로운 유기층에 전자를 주입합니다. 이 과정에서 전자의 들뜬 상태인 엑시톤이 생성됩니다. 여기서 에너지가 내부의 란탄족 이온으로 전달되어 이온들이 빛을 내게 됩니다.

이 연구는 또한 이전 실험에서 가장 큰 장애물이 LnNPs의 에너지 갭이었다는 점을 지적합니다.

케임브리지 대학교 연구팀은 절연층을 유기 물질로 대체함으로써 전기 에너지가 효율적으로 발광을 유발할 수 있도록 이 간극을 메웠습니다.

이 하이브리드화 공정의 결과는 정말 놀랍습니다. 새로운 LED(LnLED라고도 함)는 거의 완벽한 순도의 근적외선(NIR) 빛을 생성합니다.

실제로, 테스트 결과 이 하이브리드 LED는 시중에 나와 있는 대부분의 기존 유기 근적외선 LED보다 우수한 성능을 보였습니다. 뿐만 아니라, 스펙트럼 폭(색 순도)과 에너지 효율 면에서도 탁월한 결과를 나타냈습니다.

이번 발견은 단순한 실험실 이론을 넘어 수많은 실질적인 응용 분야, 특히 의학 및 생의학 기술 분야에 새로운 가능성을 열어줍니다.

현재 인체 내부를 자세히 살펴보려면 의사들은 주로 엑스레이나 MRI를 사용해야 합니다. 가시광선을 이용하는 다른 광학적 방법들은 피부와 혈액에 의해 차단되기 때문입니다.

한편, 근적외선(NIR)은 일반 빛보다 피부와 연조직을 더 쉽게 투과할 수 있기 때문에 "생물학적 투과 범위"에 속합니다.

새로운 LED 기술은 거의 완벽한 순도의 근적외선(NIR)을 생성합니다. 이는 의학 분야에 새로운 가능성을 열어주는데, 피부 깊숙이 위치한 내부 장기나 혈관을 LnLED가 함유된 피부 패치만으로 정확하게 모니터링할 수 있게 해줍니다. 사진: 샘플.

하지만 현재 사용되는 유기 발광 소재는 단시간 노출 후에도 발광이 멈추는 경우가 많아 장기 모니터링에 어려움을 초래합니다.

희토류 원소의 안정성 덕분에 LnLED 기술은 이러한 문제를 완전히 극복하여 색바램에 강한 의료 영상 장치를 구현할 수 있게 해 줄 것으로 기대되며, 이를 통해 이전보다 훨씬 선명하게 인체 조직을 관찰할 수 있게 됩니다.

의사들은 LnLED가 함유된 피부 패치를 사용하여 침습적인 시술 없이 며칠 동안 피부 깊숙이 위치한 내부 장기나 혈관의 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있습니다.

또한, 유기물과 무기물의 조합은 더욱 유연하고 내구성이 뛰어난 장치를 만들어냅니다. 더욱 중요한 것은, 연구팀이 밝힌 바와 같이 이 방법은 다른 종류의 절연 재료에도 쉽게 적용될 수 있어 다양한 새로운 실험과 발명의 길을 열어줄 수 있다는 점입니다.

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