Lysemitterende nanokrystaldioder bliver ultraviolette:Biomedicinsk enhedspotentiale for robust, implanterbart produkt

(PhysOrg.com) -- Et multinationalt hold af forskere har udviklet en proces til at skabe glasbaserede, uorganiske lysemitterende dioder (LED'er), der producerer lys i det ultraviolette område. Arbejdet, rapporteret i denne uge på nettet Naturkommunikation , er et skridt i retning af biomedicinsk udstyr med aktive komponenter lavet af nanostrukturerede systemer.

LED'er baseret på opløsningsbehandlede uorganiske nanokrystaller lover godt til brug i miljø- og biomedicinsk diagnostik, fordi de er billige at producere, robust, og kemisk stabil. Men udviklingen er blevet hæmmet af vanskeligheden ved at opnå ultraviolet emission. I deres papir, Los Alamos National Laboratorys Sergio Brovelli beskriver i samarbejde med forskerholdet ledet af Alberto Paleari ved University of Milano-Bicocca i Italien en fremstillingsproces, der overvinder dette problem og åbner vejen for integration i en række forskellige applikationer.

Verden har brug for lysemitterende enheder, der kan anvendes i biomedicinsk diagnostik og medicin, Brovelli sagde, enten som aktive lab-on-chip diagnostiske platforme eller som lyskilder, der kan implanteres i kroppen for at udløse nogle fotokemiske reaktioner. Sådanne enheder kunne, for eksempel, selektivt aktivere lysfølsomme lægemidler for bedre medicinsk behandling eller sonde for tilstedeværelsen af ​​fluorescerende markører i medicinsk diagnostik. Disse materialer skal fremstilles billigt, i stor skala, og integreret i eksisterende teknologi.

Papiret beskriver et nyt glasbaseret materiale, i stand til at udsende lys i det ultraviolette spektrum, og integreres på siliciumchips, der er de vigtigste komponenter i nuværende elektroniske teknologier.

De nye enheder er uorganiske og kombinerer glasets kemiske inertitet og mekaniske stabilitet med egenskaben elektrisk ledningsevne og elektroluminescens (dvs. et materiales evne til at udsende lys som reaktion på passagen af ​​en elektrisk strøm).

Som resultat, de kan bruges i barske miljøer, såsom for nedsænkning i fysiologiske opløsninger, eller ved implantation direkte i kroppen. Dette blev gjort muligt ved at designe en ny syntesestrategi, der tillader fremstilling af alle uorganiske LED'er via en vådkemi tilgang, altså en række simple kemiske reaktioner i et bægerglas. Vigtigt, denne tilgang er skalerbar til industrielle mængder med meget lave opstartsomkostninger. Endelig, de udsender i det ultraviolette område takket være et omhyggeligt design af de nanokrystaller, der er indlejret i glasset.

I traditionelle lysemitterende dioder, lysemission sker ved den skarpe grænseflade mellem to halvledere. Oxid-i-oxid-designet, der bruges her, er anderledes, da det tillader produktion af et materiale, der opfører sig som et ensemble af halvlederforbindelser fordelt i glasset.

Dette nye koncept er baseret på en samling af de mest avancerede strategier inden for nanokrystalvidenskab, kombinere fordelene ved nanometriske materialer bestående af mere end én komponent. I dette tilfælde består den aktive del af enheden af ​​tindioxid nanokrystaller dækket med en skal af tinmonoxid indlejret i standardglas:ved at justere skaltykkelsen er det muligt at kontrollere den elektriske respons af hele materialet.