(PhysOrg.com)-Ett multinationellt team av forskare har utvecklat en process för att skapa glasbaserade, oorganiska ljusemitterande dioder (lysdioder) som producerar ljus i det ultravioletta området. Arbetet, rapporterade i veckan på nätet Naturkommunikation , är ett steg mot biomedicinska enheter med aktiva komponenter tillverkade av nanostrukturerade system.

Lysdioder baserade på lösningsbehandlade oorganiska nanokristaller har ett löfte för användning inom miljö- och biomedicinsk diagnostik, eftersom de är billiga att producera, robust, och kemiskt stabil. Men utvecklingen har försvårats av svårigheten att uppnå ultraviolett emission. I deras papper, Los Alamos National Laboratory Sergio Brovelli i samarbete med forskargruppen som leds av Alberto Paleari vid University of Milano-Bicocca i Italien beskriver en tillverkningsprocess som övervinner detta problem och öppnar vägen för integration i en mängd olika applikationer.

Världen behöver ljusemitterande enheter som kan tillämpas inom biomedicinsk diagnostik och medicin, Brovelli sa, antingen som aktiva lab-on-chip diagnostiska plattformar eller som ljuskällor som kan implanteras i kroppen för att utlösa några fotokemiska reaktioner. Sådana enheter kan, till exempel, selektivt aktivera ljuskänsliga läkemedel för bättre medicinsk behandling eller sond för närvaro av fluorescerande markörer i medicinsk diagnostik. Dessa material skulle behöva tillverkas billigt, på en stor skala, och integrerad i befintlig teknik.

Papperet beskriver ett nytt glasbaserat material, kan avge ljus i det ultravioletta spektrumet, och integreras på kiselchips som är huvudkomponenterna i nuvarande elektronisk teknik.

De nya anordningarna är oorganiska och kombinerar glasets kemiska inertitet och mekaniska stabilitet med egenskapen för elektrisk konduktivitet och elektroluminiscens (dvs. ett materials förmåga att avge ljus som svar på passagen av en elektrisk ström).

Som ett resultat, de kan användas i tuffa miljöer, såsom för nedsänkning i fysiologiska lösningar, eller genom implantation direkt i kroppen. Detta möjliggjordes genom att designa en ny syntesstrategi som möjliggör tillverkning av alla oorganiska lysdioder via ett våt-kemiskt tillvägagångssätt, dvs en serie enkla kemiska reaktioner i en bägare. Viktigt, detta tillvägagångssätt är skalbart till industriella mängder med en mycket låg startkostnad. Till sist, de avger i det ultravioletta området tack vare noggrann design av nanokristaller inbäddade i glaset.

I traditionella ljusemitterande dioder, ljusutsläpp sker vid det skarpa gränssnittet mellan två halvledare. Den oxid-i-oxid-design som används här är annorlunda, eftersom det möjliggör framställning av ett material som fungerar som en ensemble av halvledarkopplingar fördelade i glaset.

Detta nya koncept är baserat på en samling av de mest avancerade strategierna inom nanokristallvetenskap, kombinerar fördelarna med nanometriska material som består av mer än en komponent. I detta fall består den aktiva delen av anordningen av tennioxid -nanokristaller täckta med ett skal av tennmonoxid inbäddad i standardglas:genom att justera skalets tjocklek är det möjligt att styra det elektriska svaret för hela materialet.