Физики из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета представили прорывную технологию, которая меняет представления о принципах работы светодиодов. Учёным удалось заставить изолирующие наночастицы лантанидов проводить электрический ток и стабильно излучать свет — то, что ранее считалось практически невозможным.
Речь идёт о наночастицах редкоземельных элементов, таких как неодим и иттербий. Эти материалы давно используются в оптике благодаря яркому свечению при оптическом возбуждении, однако напрямую подключить их к электрической цепи до сих пор не удавалось. Основной проблемой был большой энергетический зазор: электрический заряд просто не достигал ионов лантанидов внутри частицы. Попытки обойти это ограничение требовали экстремальных температур или напряжений, что исключало практическое применение.
Команда из Кембриджа предложила иной, принципиально новый подход. Исследователи заменили изолирующий поверхностный слой наночастиц на органические молекулы красителя 9-ACA. В результате образовалась гибридная структура, в которой энергия передаётся с помощью механизма триплетного переноса — хорошо известного в органической электронике.
После такой модификации электроны удалось инжектировать в органический слой, где формируются экситоны — связанные пары электрона и дырки. Их энергия затем эффективно передаётся ионам лантанидов внутри наночастицы, запуская свечение уже при прямом электрическом возбуждении.
Созданные устройства, получившие название LnLED, излучают ближний инфракрасный свет с исключительно узкой спектральной линией. По чистоте спектра и эффективности они превосходят большинство существующих органических инфракрасных светодиодов — результат, который ранее считался недостижимым для изолирующих материалов.
Авторы подчёркивают, что предложенная методика универсальна и может быть адаптирована для других изолирующих наноматериалов. В перспективе такие гибридные светодиоды могут найти применение в биомедицинской диагностике, системах глубинной визуализации и высокоточной оптоэлектронике, где критически важны стабильность излучения и точный контроль длины волны.
источник
уникальность