محققان در آزمایشگاه Cavendish دانشگاه کمبریج موفق به دستیابی به پیشرفتی چشمگیر در فناوری LED شدهاند؛ دستاوردی که میتواند نحوه ساخت و عملکرد آیندهی نمایشگرها و منابع نور را تغییر دهد. در این پژوهش، دانشمندان توانستهاند جریان الکتریکی را از طریق نانوذراتی عبور دهند که ذاتاً عایق محسوب میشوند؛ موضوعی که تا پیش از این غیرممکن تلقی میشد.
چراغهای LED امروزی در طیف گستردهای از کاربردها، از تلویزیونهای بزرگ گرفته تا لامپهای خانگی، مورد استفاده قرار میگیرند. با این حال، همه مواد مورد استفاده در LEDها قابلیت عبور جریان برق را ندارند. ذراتی که از نظر الکتریکی عایق هستند، معمولاً نمیتوانند جریان الکتریکی را هدایت کنند و تنها زمانی که تحت تابش نور قرار میگیرند، نور شدیدی از خود ساطع میکنند.
بنبست قدیمی مواد عایق در دنیای نور
بنابر گزارش رسانه BGR، این نانوذرات که با نام نانوذرات لانتانید عایق (LnNPs) شناخته میشوند و عناصری مانند نئودیمیم و ایتربیوم را در بر میگیرند، همواره بهدلیل درخشندگی بالا در حضور نور مورد توجه بودهاند. با این حال، رساندن بار الکتریکی به داخل این ذرات بدون استفاده از گرما یا ولتاژ بالا، چالشی جدی محسوب میشد.
در تلاشهای پیشین، بارهای الکتریکی نمیتوانستند به یونهای درون نانوذره دسترسی پیدا کنند و همین مسئله باعث میشد تحریک الکتریکی مستقیم این مواد عملاً امکانپذیر نباشد.
ترفند پژوهشگران برای روشن کردن عایقها
برای عبور از این محدودیت، پژوهشگران به سراغ ترکیب نانوذرات لانتانیدی با مولکولهای رنگی آلی 9-ACA رفتند. این تحقیق که نتایج آن در نشریه معتبر Nature منتشر شده، نشان میدهد دانشمندان با این روش توانستند پوشش عایق سطح ذرات را جایگزین کنند.
این تغییر ساختاری به آنها اجازه داد بار الکتریکی از طریق فرآیندی موسوم به انتقال انرژی سهگانه (Triplet Energy Transfer) وارد لایه آلی شود و الکترونها را جذب کند؛ مسیری غیرمستقیم اما مؤثر برای تحریک الکتریکی مواد عایق.
پس از اعمال این تغییرات، پژوهشگران موفق شدند الکترونها را به لایه آلی تزریق کرده و سیستمی بسازند که در آن انرژی به یونهای لانتانید منتقل میشود. خروجی این فرآیند، تولید نور نزدیک به مادونقرمز (NIR) با خلوص بسیار بالا و بازدهی بهتر نسبت به بسیاری از LEDهای آلی مشابه است.
کاربردهای فراتر از آزمایشگاه
این موفقیت میتواند نقش مهمی در توسعه ابزارهای اپتوالکترونیکی هیبریدی ایفا کند؛ بهویژه در حوزه پزشکی و کاربردهایی مانند تصویربرداری عمیق بدون تغییر رنگ. پژوهشگران معتقدند این روش بهسادگی قابل تعمیم به دیگر مواد عایق نیز هست و میتواند زمینهساز آزمایشها و کاربردهای گستردهتری شود.
صنعت نمایشگر از این فناوری چه سودی میبرد؟
یکی از چالشهای اصلی نمایشگرهای امروزی، تولید رنگهای کاملاً خالص است. حتی در فناوریهای پیشرفتهای مانند OLED و QLED، بخشی از نور هدر میرود یا دقت طیفی ایدهآل حاصل نمیشود. نانوذرات عایق لانتانیدی میتوانند نور با طول موج بسیار دقیق و کنترلشده تولید کنند؛ قابلیتی که نیاز به فیلترهای نوری اضافی را کاهش داده و به رنگهای واقعیتر، پوشش گستردهتر فضاهای رنگی و حجم رنگ بیشتر منجر میشود.
از سوی دیگر، در نمایشگرهای مدرن افزایش روشنایی معمولاً با مصرف انرژی بالاتر و تولید گرمای بیشتر همراه است. LEDهای مبتنی بر این فناوری جدید میتوانند با ولتاژ کمتر، روشنایی بالاتری تولید کنند و زمینه کاهش مصرف انرژی در پنلهای بزرگ و عملکرد پایدارتر در نمایش محتوای HDR را فراهم آورند.
جمعبندی
این کشف صرفاً یک پیشرفت کوچک در LEDها نیست، بلکه بازتعریفی از مواد قابل استفاده در فناوریهای نوری و نمایشگرها ارائه میدهد. در صورت رسیدن این فناوری به مرحله تولید انبوه، میتوان انتظار داشت نسل جدیدی از تلویزیونها و مانیتورها با کیفیت تصویر بالاتر، مصرف انرژی کمتر و طول عمر بیشتر وارد بازار شوند؛ محصولاتی که حتی میتوانند بهعنوان مکمل یا رقیب فناوریهایی مانند OLED و QLED مطرح شوند.
هرچند این دستاورد هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارد، اما باز کردن مسیر استفاده از نانوذرات عایق در LEDها میتواند چشمانداز تازهای برای آینده نورپردازی، نمایشگرها و ابزارهای تشخیصی پزشکی ترسیم کند.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت