कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने आणविक एंटेना का उपयोग करके इन्सुलेटिंग नैनोकणों को सफलतापूर्वक ऊर्जा प्रदान की है और एक अत्यंत शुद्ध निकट-अवरक्त एलईडी विकसित की है। *नेचर* के 19 नवंबर के अंक में प्रकाशित इस शोध के परिणाम, चिकित्सा निदान, प्रकाशीय संचार प्रणालियों और संवेदन प्रौद्योगिकियों में संभावित अनुप्रयोगों वाले अति-शुद्ध निकट-अवरक्त एलईडी के एक नए वर्ग के निर्माण का संकेत देते हैं। कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय की कैवेंडिश प्रयोगशाला की शोध टीम नैनो-ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक सामग्रियों और उपकरणों के अध्ययन पर केंद्रित है।
शोध दल ने पाया कि कार्बनिक अणुओं, विशेष रूप से 9-एंथ्रेसीनकार्बोक्सिलिक अम्ल (9-एसीए) को सेरियम-डोप्ड रेयर-अर्थ नैनोकणों (एलएनएनपी) से जोड़कर, ये अणु लघु एंटेना की तरह कार्य करते हैं, और इन विशिष्ट रूप से अचालक कणों को प्रभावी रूप से विद्युत ऊर्जा हस्तांतरित करते हैं। यह अभिनव विधि इन नैनोकणों को, जो लंबे समय से इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ असंगत रहे हैं, पहली बार प्रकाश उत्सर्जित करने में सक्षम बनाती है।
इस शोध का मूल सेरियम-डोप्ड नैनोकणों (एलएनएनपी) पर आधारित है, जो पदार्थों का एक ऐसा वर्ग है जो अत्यंत शुद्ध और स्थिर प्रकाश उत्पन्न करने के लिए जाना जाता है, विशेष रूप से द्वितीय निकट-अवरक्त श्रेणी में, जो सघन जैविक ऊतकों में प्रवेश कर सकता है। इन लाभों के बावजूद, विद्युत चालकता की कमी के कारण इनका उपयोग लंबे समय से नेतृत्व किया जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में नहीं किया जाता रहा है।
शोध दल ने कार्बनिक और अकार्बनिक घटकों को मिलाकर एक संकर पदार्थ विकसित करके इस समस्या का समाधान किया। उन्होंने कार्यात्मक एंकरिंग समूहों वाले कार्बनिक रंगों को एलएनएनपी की बाहरी सतह पर चिपका दिया। निर्मित नेतृत्व किया में, आवेश को नैनोकणों में सीधे स्थानांतरित करने के बजाय, 9-एसीए अणुओं में निर्देशित किया जाता है, जो आणविक एंटेना के रूप में कार्य करते हैं।
एक बार सक्रिय होने पर, ये अणु एक उत्तेजित त्रिक अवस्था में प्रवेश कर जाते हैं। कई प्रकाशिक प्रणालियों में, इस त्रिक अवस्था को आमतौर पर एक "अंधकार अवस्थाध्द्ध्ह माना जाता है और इसका उपयोग नहीं किया जाता है; हालाँकि, इस डिज़ाइन में, 98% से अधिक ऊर्जा त्रिक अवस्था से इन्सुलेटिंग नैनोकणों के भीतर सीरियम आयनों में स्थानांतरित हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप उज्ज्वल और कुशल प्रकाश उत्सर्जन होता है। यह नई विधि टीम के एलएनएलईडी को लगभग 5 वोल्ट के निम्न वोल्टेज पर संचालित करने और अत्यंत संकीर्ण वर्णक्रमीय चौड़ाई और 0.6% से अधिक की चरम बाह्य क्वांटम दक्षता के साथ विद्युतदीप्ति उत्पन्न करने की अनुमति देती है, जो उन्हें क्वांटम डॉट्स जैसी प्रतिस्पर्धी तकनीकों से काफी बेहतर बनाती है।
यह खोज भविष्य के चिकित्सा उपकरणों के लिए संभावित अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला का मार्ग प्रशस्त करती है। लघु, इंजेक्शन योग्य, या पहनने योग्य एलएनएलईडी का उपयोग कैंसर जैसी बीमारियों का पता लगाने, वास्तविक समय में अंगों के कार्य की निगरानी करने, या प्रकाश-संवेदी दवाओं को सटीक रूप से सक्रिय करने के लिए गहन ऊतक इमेजिंग के लिए किया जा सकता है। उत्सर्जित प्रकाश की शुद्धता और संकीर्ण वर्णक्रमीय चौड़ाई तेज़ और स्पष्ट ऑप्टिकल संचार प्रणालियों के लिए भी आशाजनक है, जिससे कम हस्तक्षेप के साथ अधिक कुशल डेटा संचरण की संभावना बढ़ जाती है।