Исследователи из Кембриджского университета создали полностью рабочий светодиод нового типа из диэлектриков — материалов, которые в принципе не проводят ток. Для этого ученые применили уникальные молекулярные антенны, передающие электрическую энергию бесконтактно. Статья ученых опубликована в журнале Nature.
Лантаноидные наночастицы давно привлекали физиков своей способностью генерировать невероятно чистое и стабильное свечение в ближнем инфракрасном диапазоне. Этот спектр света идеален для медицины, так как он может проникать глубоко в живые ткани, не повреждая их. Но эти наночастицы являются изоляторами, из-за чего их невозможно запитать напрямую от сети.
Молекулярный черный ход
Научная группа из Кавендишской лаборатории совершила то, что ранее считалось физически невозможным. Вместо того чтобы пытаться заставить диэлектрик проводить электрический ток, они прикрепили к поверхности наночастиц специальные органические молекулы, выполняющие роль беспроводных приемников энергии.
На поверхности наночастиц ученые закрепили слой органического красителя. Внутри готового прибора электрические заряды направляются не в саму непроводящую наночастицу, а в эти молекулы-антенны. Они улавливают энергию и переходят в особое возбужденное состояние, известное как триплетное состояние.
Фантастический КПД передачи
В классической физике триплетные состояния считаются «темными», поскольку накопленная в них энергия обычно просто рассеивается в виде бесполезного тепла. Однако в новой архитектуре ученые добились передачи энергии от молекулярной антенны к лантаноидному ядру с рекордной эффективностью — более 98%.
Полученные устройства, названные лантаноидными светодиодами, работают при низком напряжении около 5 вольт. Они генерируют излучение в очень узком спектральном диапазоне, выдавая свет колоссальной чистоты. Это дает им огромное преимущество перед существующими аналогами, такими как квантовые точки.
Практическое применение технологии огромно. Компактные и гибкие инфракрасные диоды можно будет имплантировать под кожу для непрерывной диагностики внутренних органов и раннего обнаружения раковых опухолей. Также разработка резко увеличит скорость и помехоустойчивость волоконно-оптических сетей передачи данных.
Ранее исследователи создали новые светодиоды для виртуальной реальности.
