近日，剑桥大学卡文迪许实验室的科学家们宣布了一项LED技术研究成果，他们利用“分子天线（molecular antennas）”将电能成功导入绝缘纳米颗粒，从而研发出一种全新的超纯近红外光LED。这一发现打破了绝缘材料无法直接通电发光的传统认知，为医疗诊断、光通信及高灵敏度探测等领域带来了新的应用前景。
据悉，长期以来，镧系掺杂纳米颗粒（Lanthanide-doped nanoparticles, LnNPs）因其极高的发光纯度和稳定性而备受科学界青睐，特别是在能够深入穿透生物组织的第二近红外窗口波段，其表现尤为出色。
然而，这类材料本质上是绝缘体，无法像半导体那样直接通电，这成为了阻碍其应用于日常电子设备的主要障碍。为了攻克这一难题，研究团队设计了一种“有机-无机杂化”结构，并在绝缘纳米颗粒的表面附着了名为9-蒽羧酸（9-ACA）的有机分子。
在通电时，这些有机分子充当微型“天线”接收电荷，并通过一种特殊的“三重态能量转移”机制，以超过98%的效率将能量传递给内部的纳米颗粒，从而驱动其发光。
这种新型LED展现了较高的性能优势，仅需约5伏特的低电压即可启动，且产生的光谱极窄，光线纯度远超包括量子点在内的许多现有技术。研究人员指出，这种超纯的近红外光源是生物医学传感的理想选择，能够大幅减少信号干扰，实现更精准的数据传输。
该技术的应用潜力十分广阔。未来，这种微型LED有望被植入可穿戴设备甚至通过注射方式进入人体，用于实时追踪器官功能、精准定位癌细胞或触发光活化药物。
尽管目前该技术尚处于早期研发阶段，但研究团队表示，这一成果解锁了光电子学的一类全新材料。随着对有机分子与绝缘纳米材料组合的进一步探索，科学家们有望创造出性能更优越、功能更定制化的下一代电子设备。
来源：Science Daily、LEDinside整理
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