Dette teknologiske gjennombruddet kan forandre alt.

Oppdagelser om hvordan man kan bevege elektrisk strøm gjennom partikler av materialer som tidligere ble ansett som fullstendig «isolatorer», lover å fullstendig omdefinere LED-teknologi og åpne for enestående bruksområder innen biomedisin.

En lysdiode (LED) er en lyskilde som sender ut lys når den tilføres elektrisk strøm.

LED-teknologi har blitt en uunnværlig del av det moderne liv, fra gigantiske TV-skjermer til hverdagslige lyspærer. Brukere er til og med kjent med nyere teknologier som OLED og QLED.

Bryter ned barrierer

Sammenlignet med glødelamper og kompaktlysrør med samme lysstyrke, bruker en LED-pære bare henholdsvis 1/10 og 1/2 så mye strøm, og har en levetid som er mange ganger lengre.

Til tross for den utbredte bruken, har dette materialet en fatal svakhet: det slipper ikke gjennom elektrisitet. Ny forskning fra Cavendish-laboratoriet ved University of Cambridge har imidlertid endret alt dette.

Mer spesifikt har forskere funnet en måte å tvinge disse isolerende partiklene til å lede strøm og sende ut lys, noe som åpner et nytt kapittel for optoelektronisk teknologi.

Fokuset for denne oppdagelsen er på å isolere lantanid-nanopartikler (LnNP-er). Disse partiklene inneholder sjeldne jordartsmetaller som neodym og ytterbium. Deres bemerkelsesverdige egenskap er deres evne til å sende ut ekstremt sterkt lys når de utsettes for eksitasjon.

Forskere har funnet en måte å tvinge LED-pærer til å lede strøm og sende ut lys, og dermed åpne et nytt kapittel for optoelektronisk teknologi. Foto: Camila Prieto.

De er imidlertid isolatorer. Tidligere hadde forskere ikke klart å få dem til å lede strøm. Tidligere forsøk krevde ekstremt høye temperaturer eller ekstremt høye spenninger for å bringe den elektriske ladningen i kontakt med lantanidionene inni.

På grunn av denne barrieren har LnNP-er tidligere hatt begrensede bruksområder, hovedsakelig innen dypvevsavbildning som ikke er avhengig av elektrisk energi.

For å overvinne denne isolerende «veggen» valgte forskerteamet ved Cambridge en annen tilnærming. I stedet for å prøve å punktere den med varme eller trykk, valgte de en mer subtil tilnærming: hybridisering.

Mer spesifikt brukte forskerne et organisk fargestoff kalt 9-ACA. Disse fargestoffmolekylene ble brukt til å erstatte det isolerende laget på overflaten av LnNP-ene.

Å erstatte dette ytre laget muliggjør en spesiell ladeteknikk. Forskere injiserer elektroner i dette nye organiske laget. Denne prosessen skaper eksitoner – en eksitert tilstand av elektroner. Herfra overføres energi til lantanidionene inni, noe som får dem til å gløde.

Denne studien peker også på at den største hindringen i tidligere eksperimenter har vært energigapet til LnNP-er.

Ved å erstatte det isolerende laget med et organisk materiale har forskerteamet ved Cambridge University bygd bro over dette gapet, slik at elektrisk energi effektivt kan utløse luminescens.

Et stort gjennombrudd for fremtidens biomedisinske teknologi.

Resultatene av denne hybridiseringsprosessen er virkelig imponerende. De nye LED-ene (også kjent som LnLED-er) produserer nær-infrarødt (NIR) lys med nesten perfekt renhet.

Faktisk overgikk denne hybrid-LED-en de fleste eksisterende organiske NIR-LED-er på markedet i tester. Videre utmerket den seg både når det gjaldt spektral smalhet (fargerenhet) og energieffektivitet.

Denne oppdagelsen går utover ren laboratorieteori og åpner for utallige praktiske anvendelser, spesielt innen medisin og biomedisinsk teknologi.

For tiden må leger ofte bruke røntgen eller MR for å se dypt inn i kroppen. Andre optiske metoder som bruker synlig lys blokkeres av hud og blod.

I mellomtiden faller NIR-lys innenfor det "biologiske vinduet" fordi det lettere kan trenge inn i hud og bløtvev enn vanlig lys.

Ny LED-teknologi produserer nær-infrarødt (NIR) lys med nesten perfekt renhet. Dette åpner nye veier for medisin, ettersom indre organer eller blodårer som ligger dypt under huden kan overvåkes nøyaktig ved kun å bruke hudplaster som inneholder LnLED-er. Foto: Specim.

Imidlertid blør ofte nåværende organiske, selvlysende materialer etter kort eksponeringsperiode, noe som forstyrrer langtidsovervåking.

Takket være stabiliteten til sjeldne jordartsmetaller lover LnLEDs-teknologien å overvinne dette problemet fullstendig, og muliggjøre produksjon av falmebestandige medisinske bildediagnostikkenheter, noe som gir klarere observasjon av kroppsvev enn noen gang før.

Leger kan bruke hudplaster som inneholder LnLED-er for kontinuerlig å overvåke tilstanden til indre organer eller blodårer som ligger dypt under huden i flere dager uten invasive prosedyrer.

Dessuten skaper kombinasjonen av organiske og uorganiske materialer også mer fleksible og holdbare enheter. Enda viktigere er det at forskerteamet uttalte at denne metoden enkelt kan brukes på andre typer isolasjonsmaterialer, noe som baner vei for en rekke nye eksperimenter og oppfinnelser.

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