近日，劍橋大學(xué)卡文迪許實驗室的科學(xué)家們宣布了一項LED技術(shù)研究成果，他們利用“分子天線（molecular antennas）”將電能成功導(dǎo)入絕緣納米顆粒，從而研發(fā)出一種全新的超純近紅外光LED。這一發(fā)現(xiàn)打破了絕緣材料無法直接通電發(fā)光的傳統(tǒng)認知，為醫(yī)療診斷、光通信及高靈敏度探測等領(lǐng)域帶來了新的應(yīng)用前景。

據(jù)悉，長期以來，鑭系摻雜納米顆粒（Lanthanide-doped nanoparticles, LnNPs）因其極高的發(fā)光純度和穩(wěn)定性而備受科學(xué)界青睞，特別是在能夠深入穿透生物組織的第二近紅外窗口波段，其表現(xiàn)尤為出色。

然而，這類材料本質(zhì)上是絕緣體，無法像半導(dǎo)體那樣直接通電，這成為了阻礙其應(yīng)用于日常電子設(shè)備的主要障礙。為了攻克這一難題，研究團隊設(shè)計了一種“有機-無機雜化”結(jié)構(gòu)，并在絕緣納米顆粒的表面附著了名為9-蒽羧酸（9-ACA）的有機分子。

在通電時，這些有機分子充當微型“天線”接收電荷，并通過一種特殊的“三重態(tài)能量轉(zhuǎn)移”機制，以超過98%的效率將能量傳遞給內(nèi)部的納米顆粒，從而驅(qū)動其發(fā)光。

這種新型LED展現(xiàn)了較高的性能優(yōu)勢，僅需約5伏特的低電壓即可啟動，且產(chǎn)生的光譜極窄，光線純度遠超包括量子點在內(nèi)的許多現(xiàn)有技術(shù)。研究人員指出，這種超純的近紅外光源是生物醫(yī)學(xué)傳感的理想選擇，能夠大幅減少信號干擾，實現(xiàn)更精準的數(shù)據(jù)傳輸。

該技術(shù)的應(yīng)用潛力十分廣闊。未來，這種微型LED有望被植入可穿戴設(shè)備甚至通過注射方式進入人體，用于實時追蹤器官功能、精準定位癌細胞或觸發(fā)光活化藥物。

盡管目前該技術(shù)尚處于早期研發(fā)階段，但研究團隊表示，這一成果解鎖了光電子學(xué)的一類全新材料。隨著對有機分子與絕緣納米材料組合的進一步探索，科學(xué)家們有望創(chuàng)造出性能更優(yōu)越、功能更定制化的下一代電子設(shè)備。

來源：Science Daily、LEDinside整理

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