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开发出首个由单个分子构成的LED

科普小知识2021-07-14 11:19:47
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如今,发光二极管被广泛应用于日常生活中。LED照明产品的市场份额不断扩大,这也显示了其巨大的发展前景。发光二极管的优点是体积可以压缩到非常小的尺寸,并且可以产生点光源。

最小的发光二极管有多小?最近,来自法国斯特拉斯堡材料物理和化学研究所、巴黎第六大学和法国原子能委员会的研究人员联合开发了第一个由单分子组成的发光二极管,成功挑战了发光二极管最小化的极限。

法国研究人员将聚噻吩电线的一端固定在扫描隧道显微镜的探针上,另一端固定在金表面。聚噻吩是由氢、碳和硫组成的聚合物分子。它是一种良导体,用于制造发光二极管照明产品。实验表明,当电流通过纳米线时会产生光。

这项研究巧妙地揭示了电子和光子在很小范围内的相互作用。科学家已经观察到聚噻吩电线与发光二极管具有相同的发光原理:发光二极管是半导体二极管,当电流通过它们时会发光,并且具有单向导电性(即它们只能在一个方向导电)。类似地,聚噻吩线仅在电子从扫描隧道显示探针的一端流向金表面时发光。当电源极性颠倒时,产生的光能可以忽略不计。

实验表明,当负电荷(电子)通过聚噻吩线与正电荷(空穴)结合,并将其大部分能量转移给光子时,就会发光。每100,000个电子穿过聚噻吩线,就能发射一个光子。

一方面,单分子发光二极管的产生为研究者研究导体发光现象提供了新的工具;另一方面,优化发光材料以获得更好的发光效果也是有帮助的。此外,这一突破性的研究成果为今后分子计算机的研究和发展奠定了基础。