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(xué)家組織網(wǎng)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(xué)（The Institut de Physique et de Chimie des Matériaux de Strasbourg）、法國第六大學(xué)（即皮埃爾和瑪麗居里大學(xué)，Université Pierreet Marie Curie)以及法國國家科學(xué)研究院的研究人員合作已經(jīng)開發(fā)出由單個分子構(gòu)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(chǎn)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(zhuǎn)化設(shè)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(jīng)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(lǐng)域也是前景輝煌,在照明領(lǐng)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。考慮到這一點,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(guān)，已經(jīng)生產(chǎn)出首例僅僅由一個分子構(gòu)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(dǎo)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(jīng)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(zhì)量，商業(yè)照明燈具，科學(xué)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(zhuǎn)時,光發(fā)射則是微不足道的。與理論小組的科學(xué)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(jié)合時就會發(fā)光，而且將其大部分能量轉(zhuǎn)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(shè)備為研究人員提供了一種新工具，技術(shù)資訊，可以用來探測電導(dǎo)體發(fā)光時所產(chǎn)生的現(xiàn)象,而且就其規(guī)模而言，家用照明，量子物理學(xué)的確要比經(jīng)典物理學(xué)更勝一籌。科學(xué)家也能夠優(yōu)化材料，以便產(chǎn)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(zhì)為一體的組件方面已經(jīng)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(chǔ)。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(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體。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(xué)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(dǎo)電性是這些化合物最重要的性質(zhì)，LED射燈，是由電子在聚合物主鏈上離域而產(chǎn)生。除了導(dǎo)電性以外，聚噻吩還有奇特的光學(xué)性質(zhì)。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(zhuǎn)， led商業(yè)照明，共軛結(jié)構(gòu)被破壞，口碑，致使其迅速發(fā)生顏色的轉(zhuǎn)變。上述特殊的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)使聚噻吩和類似的共軛聚合物有作為傳感器的潛在應(yīng)用。