H τεχνολογία των LED έχει επεκταθεί πάρα πολύ τα τελευταία χρόνια, από γιγαντιαίες τηλεοράσεις μέχρι τους λαμπτήρες στο σπίτι μας. Ωστόσο, δεν είναι όλα τα LEDs ίδια.
Τεχνολογίες όπως OLED και QLED κυριαρχούν σήμερα, αλλά οι επιστήμονες εξερευνούν και πιο εξειδικευμένα υλικά.
Και τώρα, μια ερευνητική ομάδα από το Cavendish Laboratory του Πανεπιστημίου του Cambridge ανακοίνωσε μια ανακάλυψη που μπορεί να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τα LEDs.
Η ανακάλυψη
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, δείχνει ότι οι ερευνητές κατάφεραν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα μέσω μικροσκοπικών σωματιδίων που μέχρι τώρα λειτουργούσαν αποκλειστικά ως μονωτές.
Τα σωματίδια αυτά βασίζονται σε στοιχεία σπάνιων γαιών όπως το νεοδύμιο και το υττέρβιο και η εξέλιξη αυτή θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια νέα γενιά LED τεχνολογίας.
Τι είναι τα lanthanide nanoparticles
Τα συγκεκριμένα σωματίδια ονομάζονται insulating lanthanide nanoparticles (LnNPs). Είναι γνωστό εδώ και χρόνια ότι μπορούν να εκπέμπουν έντονο φως όταν διεγείρονται με φως.
Το πρόβλημα όμως ήταν ότι δεν μπορούσαν να αγώγιμα μεταφέρουν ηλεκτρισμό, καθώς το ηλεκτρικό φορτίο δεν έφτανε ποτέ στο εσωτερικό τους, τουλάχιστον όχι χωρίς ακραία θερμότητα ή πολύ υψηλή τάση.
Η λύση: υβριδική προσέγγιση με οργανικά μόρια
Για να ξεπεράσουν αυτό το εμπόδιο, οι επιστήμονες υιοθέτησαν μια υβριδική μέθοδο. Συνδύασαν τις LnNPs με οργανικά μόρια βαφής 9-ACA, τα οποία αντικατέστησαν το μονωτικό περίβλημα στην επιφάνειά τους. Με αυτό τον τρόπο, έγινε δυνατή η φόρτισή τους μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται triplet energy transfer.
Έτσι, το βασικό ενεργειακό «κενό» που μέχρι σήμερα εμπόδιζε τα LnNPs να διεγερθούν ηλεκτρικά, πρακτικά παρακάμφθηκε.
Από τα excitons στο υπέρυθρο LED νέας γενιάς
Αφού έγινε η υβριδική μετατροπή, οι ερευνητές μπόρεσαν να εισάγουν ηλεκτρόνια στο οργανικό στρώμα, δημιουργώντας excitons. Η ενέργεια αυτή μεταφερόταν έπειτα στα ιόντα λανθανίδων στο εσωτερικό, επιτρέποντάς τους να εκπέμπουν εξαιρετικά «καθαρό» φως στο near-infrared (NIR) φάσμα.
Τα νέα αυτά LEDs που ονομάστηκαν LnLEDs όχι μόνο εκπέμπουν πιο καθαρό NIR φως, αλλά σε πολλές περιπτώσεις ξεπερνούν σε απόδοση και στενότητα φάσματος τις υπάρχουσες οργανικές NIR LED τεχνολογίες.
Τεράστιες δυνατότητες σε ιατρικές και βιοϊατρικές εφαρμογές
Οι ερευνητές τονίζουν ότι η τεχνολογία αυτή μπορεί να παίξει κρίσιμο ρόλο σε:
- βιοϊατρικά διαγνωστικά εργαλεία
- deep-tissue imaging χωρίς αλλοίωση εικόνας
- υβριδικά οπτοηλεκτρονικά συστήματα
Το NIR φως χρησιμοποιείται ήδη στην ιατρική επειδή μπορεί να διεισδύσει βαθύτερα στους ιστούς χωρίς βλάβες, επομένως τα LnLEDs ανοίγουν σημαντικές δυνατότητες για πιο ακριβή και ασφαλή απεικόνιση.
Τι έπεται;
Παρά την επιτυχία, οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι θέλουν να βελτιώσουν ακόμη περισσότερο τη φωτεινότητα των νέων LEDs.
Ωστόσο, η μέθοδος θεωρείται άμεσα επεκτάσιμη και σε άλλα μονωτικά υλικά, ανοίγοντας δρόμο για νέα πειραματικά μοντέλα.
Μια εξέλιξη που μπορεί να αλλάξει όλη την αγορά LEDs
Αν η τεχνολογία ωριμάσει, θα μπορούσε:
- να προσφέρει πιο αποδοτικές LED λύσεις
- να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας
- να φέρει νέες μορφές φωτισμού και απεικόνισης
H μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
