研究人員開發(fā)出首例單分子LED
文章來源:恒光電器
發(fā)布時間:2014-02-06
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據(jù)物理學家組織網2014年2月3日報道,，為了挑戰(zhàn)發(fā)光二極管（LED）最小化極限,，照明方案，法國史特拉斯堡大學（The Institut de Physique et de Chimie des Matériaux de Strasbourg）,、法國第六大學（即皮埃爾和瑪麗居里大學,，Université Pierreet Marie Curie)以及法國國家科學研究院的研究人員合作已經開發(fā)出由單個分子構成的LED。
Artist impression of electroluminescence ina single polythiophene molecular wire suspended between the tip and the surfaceof a scanning tunneling microscope. Credit: G. Reecht et al., Phys. Rev. Lett.(2014)
圖2．從聚噻吩鏈上去除兩個電子時產生的雙極化子,。
該LED是由一根聚噻吩（polythiophene）線放置在掃描隧道顯微鏡和黃金表面之間而形成,。它只有當電流通過時才會沿某一方向發(fā)光。這個實驗絕妙地揭示了電-光之間轉化設備的最小尺度,。此外,它也代表了創(chuàng)建未來分子計算機組件向前邁進了一大步,。這項工作不久前已經在《物理評論快報》（Physical Review Letters）雜志上發(fā)表——Gael Reecht, Fabrice Scheurer, Virginie Speisser, Yannick J. Dappe, Fabrice Mathevet, Guillaume Schull. Electroluminescence of a Polythiophene Molecular Wire Suspended between a metallic Surface and theTip of a Scanning Tunneling Microscope. Physical Review Letters, January 28, 2014, DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.047403.
發(fā)光二極管本身就是一個當電流通過時才會發(fā)光組件, 只在某一方向讓光線通過。LED在日常生活中起著重要的作用如燈光指示器等,，照明方案,，它們在照明領域也是前景輝煌,在照明領域正在逐步掌控市場。LED的主要優(yōu)勢就是可以使其盡可能變得非常小,所以可以獲得點光源,�,？紤]到這一點,LED最小型化障礙最近終于被法國研究人員所克服：他們聯(lián)合攻克難關，已經生產出首例僅僅由一個分子構成的LED,。為了實現(xiàn)LED最小化的目標,他們采用一根聚噻吩線,，廠房照明，國際資訊,，聚噻吩是一種良好的電導體,。它是由氫、碳和硫三種元素組成的聚合物分子,而且可以用來制造更大的已經進入市場銷售的LED燈具,。聚噻吩線是一端連接掃描隧道顯微鏡尖端,另一端連接在黃金表面上,。當電流通過這根納米線時， led質量,，商業(yè)照明燈具,，科學家記錄了發(fā)出的光。他們觀察到用噻吩線制作的發(fā)光二極管:只有當電子從掃描隧道顯微鏡的尖端發(fā)出流向黃金表面時,，LED才會發(fā)光,。當極性逆轉時,光發(fā)射則是微不足道的。與理論小組的科學家合作,，LED筒燈,，節(jié)能與環(huán)保，研究表明當納米線中一個負電荷(即一個電子)與一個正電荷（一個空穴）相結合時就會發(fā)光,，而且將其大部分能量轉移給了光子,。每10萬個電子注入噻吩線, 發(fā)射一個光子，LED-T5一體化燈管，其波長是在紅色區(qū),。
從基本的觀點來看,這個設備為研究人員提供了一種新工具,，技術資訊,，可以用來探測電導體發(fā)光時所產生的現(xiàn)象,而且就其規(guī)模而言,，家用照明，量子物理學的確要比經典物理學更勝一籌,�,？茖W家也能夠優(yōu)化材料，以便產生更強的光發(fā)射,。不過,這項工作在制造分子大小,、融光電性質為一體的組件方面已經邁出了可喜的第一步。類似的組件也很可能就是形成分子計算機的基礎,。更多信息請瀏覽原文,。
聚噻吩（Polythiophene，店鋪照明,，縮寫PT）是噻吩聚合生成的高分子化合物,。在通過摻雜向其共軛的π軌道引入或去除電子時，它可轉變?yōu)閷w,。因此聚噻吩及其類似物是近些年的研究熱門課題,，2000年諾貝爾化學獎即是頒給研究這一主題的艾倫·黑格、艾倫·麥克德爾米德和白川英樹,。
導電性是這些化合物最重要的性質,，LED射燈，是由電子在聚合物主鏈上離域而產生,。除了導電性以外,，聚噻吩還有奇特的光學性質。在溶劑,、溫度,、電位和其他分子等環(huán)境因素影響下，聚噻吩主鏈發(fā)生扭轉,， led商業(yè)照明,，共軛結構被破壞，口碑,，致使其迅速發(fā)生顏色的轉變,。上述特殊的電學和光學性質使聚噻吩和類似的共軛聚合物有作為傳感器的潛在應用。