LED技术不可能改变屏幕、照明和电子产品
剑桥大学的研究人员展示了一种新型的 LED不可能一种能够使绝缘纳米粒子在通电后发光的装置。这项突破性成果发表在期刊上。 自然 并通过大学传播 每日科学这项技术目前仍处于实验室阶段，但它有望为更精准的屏幕、光学传感器、光通信以及能够更深入地观察生物组织的医疗设备铺平道路。了解更多：
图片来源：于中正
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为什么称之为“不可能”？
这个名称来源于科学家们克服的主要障碍：实验中使用的纳米粒子是 电绝缘体简单来说，这意味着它们不易导电。而如果一种材料不导电，通常就不适合作为LED的基材，因为传统的LED是依靠注入电荷来发光的。
这些粒子被称为 稀土掺杂纳米粒子低浓度磁性粒子（LnNPs），简称LnNPs，因其能发射光谱极窄且极其稳定的光，并且不会出现闪烁或快速衰减等不良现象而为人所知。问题在于，迄今为止，这些特性难以应用于直接由低电压供电的电子设备中。
新型LED的工作原理
剑桥大学卡文迪什实验室的研究团队找到的解决方案是利用有机分子作为一种能量桥梁。研究人员将一种名为[分子名称缺失]的分子连接到纳米颗粒的表面。 9-蒽甲酸或者 9-ACA，该研究将其描述为“分子天线”。
该装置并非试图强行将电流通过绝缘纳米颗粒，而是将电荷注入有机分子。这些分子捕获电能并进入一种被称为……的激发态。 高音 并将这种能量传递给纳米颗粒内部的镧系离子。然后，这种材料会发光。
根据发表在……的文章 自然这种方法可以制造出驱动电压约为……的基于LnNP的LED。 5伏在电磁波谱范围内具有非常窄的发射光谱和优异的外量子效率 0,6% 在近红外（NIR-II）窗口。剑桥大学的出版物还强调，三重态能量向纳米粒子的转移可以从 98% 效率。
什么是近红外光（NIR-II）？
近红外二区（NIR-II）是一个波段 近红外 这种光肉眼不可见，但在科学和医学应用中却非常有用。原因之一是，这种光穿透生物组织的散射比可见光波长更小，从而可以改善成像和传感技术。
实际上，这种波段内具有非常纯净且可控发射的LED可用于需要高精度照明或检测光信号的设备。这些设备包括生物医学成像设备、传感器、光通信系统以及先进电子设备的组件。
为什么这会影响屏幕和电子产品？
最直接的影响并非明天就能更换手机屏幕。这项研究仍处于概念验证阶段。即便如此，这项发现仍然意义重大，因为它展示了一种将以往难以用电驱动的材料转化为可控发光体的新方法。
- 屏幕和显示器： 极窄的发射光谱在需要非常精确的颜色或波长的技术中可能很有用，尽管这种方法仍需要进行调整才能用于商业用途。
- 专业照明： 能够发出特定波长范围内光线的LED在科学、工业、传感器和光学设备等领域具有应用价值。
- 医学与影像： 近红外二区光可能对需要观察组织表面以下结构的设备有益。
- 光通信： 波长定义明确对于减少噪声地传输和读取信号至关重要。
- 混合电子技术： 该方法结合了有机材料和无机材料，这可能会启发光电器件的新结构。
另一点值得注意的是，可以通过改变纳米颗粒中镧系元素的种类和浓度来调节其发光特性。这意味着该技术可以针对不同的应用进行调整，而不仅仅局限于单一的颜色或发射范围。
这项技术目前还不具备面向消费者的成熟度。
尽管它有个朗朗上口的绰号——“不可能的LED”，但这并不意味着它是一种可以取代OLED、Mini LED或Micro LED的革命性屏幕。这项研究展示了一种物理机制和一个功能齐全的实验室装置，但在商业应用之前，仍存在诸多挑战：耐久性、生产规模、成本、与现有电路的集成以及在实际产品中的最终效率。
即便如此，这项发现意义重大，因为它克服了一个被认为是根本性的障碍：如何利用电能激活具有优异光学性能的绝缘材料。如果这项技术日趋成熟，它有望成为设计专用LED、医疗传感器、小型光源以及未来电子产品组件的新工具。
摘要：有哪些变化
- 研究人员利用掺杂了镧系元素的绝缘纳米粒子制造出了发光二极管（LED）。
- 有机分子就像“天线”一样，可以捕获电荷并将能量传递给纳米粒子。
- 该设备在近红外（NIR-II）范围内发射非常纯净的光。
- 技术可以造福医学成像、传感器、光通信、专用显示器和混合电子产品。
- 这仍处于实验室研究阶段，目前还没有商业产品的上市时间表。
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