惯性聚合 高效追踪和阅读你感兴趣的博客、新闻、科技资讯
阅读原文 在惯性聚合中打开

推荐订阅源

H
Hacker News: Front Page
博客园 - 【当耐特】
量子位
博客园 - 聂微东
H
Hackread – Cybersecurity News, Data Breaches, AI and More
The Register - Security
The Register - Security
Last Week in AI
Last Week in AI
freeCodeCamp Programming Tutorials: Python, JavaScript, Git & More
T
Tailwind CSS Blog
Cyber Security Advisories - MS-ISAC
Cyber Security Advisories - MS-ISAC
雷峰网
雷峰网
Blog — PlanetScale
Blog — PlanetScale
P
Proofpoint News Feed
Jina AI
Jina AI
The Cloudflare Blog
Threat Intelligence Blog | Flashpoint
Threat Intelligence Blog | Flashpoint
AWS News Blog
AWS News Blog
L
LINUX DO - 最新话题
酷 壳 – CoolShell
酷 壳 – CoolShell
The GitHub Blog
The GitHub Blog
B
Blog
钛媒体:引领未来商业与生活新知
钛媒体:引领未来商业与生活新知
S
Security @ Cisco Blogs
Exploit-DB.com RSS Feed
Exploit-DB.com RSS Feed
S
Schneier on Security
Stack Overflow Blog
Stack Overflow Blog
cs.CL updates on arXiv.org
cs.CL updates on arXiv.org
cs.CV updates on arXiv.org
cs.CV updates on arXiv.org
Engineering at Meta
Engineering at Meta
W
WeLiveSecurity
博客园 - 三生石上(FineUI控件)
Security Archives - TechRepublic
Security Archives - TechRepublic
Hugging Face - Blog
Hugging Face - Blog
T
Troy Hunt's Blog
C
CERT Recently Published Vulnerability Notes
N
News and Events Feed by Topic
S
SegmentFault 最新的问题
美团技术团队
C
CXSECURITY Database RSS Feed - CXSecurity.com
人人都是产品经理
人人都是产品经理
SecWiki News
SecWiki News
N
News and Events Feed by Topic
C
Check Point Blog
cs.AI updates on arXiv.org
cs.AI updates on arXiv.org
宝玉的分享
宝玉的分享
Schneier on Security
Schneier on Security
阮一峰的网络日志
阮一峰的网络日志
Cisco Talos Blog
Cisco Talos Blog
T
Threat Research - Cisco Blogs
J
Java Code Geeks

Все публикации подряд на Хабре

Ловим музу за клавиатуру: как айтишнику стать автором Что умеет Midjourney в 2026? Мой немного грустный разбор этого шикарного инструмента Никто не любит писать тесты, но ИИ может исправить это IPv8 выглядит как мечта. Поэтому почти наверняка не взлетит Производители вернули в продажу материнки с DDR3. Что происходит? Управление агентом с телефона через Telegram теперь в KodaCode От координации к лидерству: как меняется роль руководителя разработки Я сделала родителям бизнес вместо пенсии: зарабатываем 70 тысяч, мама не даёт продать В три раза быстрее приемка товара и оптимизация трудозатрат на 73%: как «РСТ-Инвент» помог Gulliver Group ИИ-шечный мир победил? О влиянии искусственного интеллекта на игропром Кремль снижает давление на Телеграмм пока Европа строит интернет по паспорту Как CEO, CTO и CIO за 8 часов собрали ИИ-директора, который умеет держать позицию под давлением Как (не) потерять домен за выходные Вместо 8 разных VPS: как я организовал практику студентам на одном сервере Почему твой Open Source проект не замечают? R&D: искусство управления неопределенностью в разработке AI-дефляция: вакансий для разработчиков больше, а рост зарплат — худший за 15 лет Мы отдали управление роботами OpenClaw. Что из этого вышло Галактический ID: система идентификации для всех форм разумной жизни Шесть основ бизнес-анализа: начинаем с вопроса «Кто в игре?» Код-ревью, в котором дело не в коде Данные переехали. Команда — нет Системной подход к сдаче OSWE в 2025 Почему комната управления реактором покрашена в цвет морской пены 4 YAML-файла вместо PySpark: как аналитикам строить пайплайны без разработчиков LLM-агент для поиска свободных доменов: автоматизируем подбор Когда, зачем и как правильно начинать новую сессию в Claude Code? Как я заставил нейросеть писать макросы для FreeCAD Анатомия ИИ‑агента для подбора персонала. От тысячи резюме к топ‑10 за минуты Опыт разработчика как экономика внимания Автономность как точка невозврата: кто будет субъектом в цифровом будущем Обучение ИИ в «диких» условиях: как рутинные действия превращаются в датасеты Как измерить LLM для задач кибербеза: обзор открытых бенчмарков Где хранить код? Сравнение GitHub, GitLab и Bitbucket Математика объясняет, почему нормальное распределение встречается повсюду Почему ваш FinOps не работает: 12 тезисов от практиков Как подписать проектную документацию УКЭП с использованием бесплатных лицензий Pilot Адаптивное администрирование Sigla Vision Я грузил уран в бочки, а потом 20 лет строил ИТ в атомной отрасли Чем позвонить с Эвереста? История и обзор спутниковой связи. Часть 2 Как языковая модель помогает контролировать качество инструктажей по охране труда в металлургии Как не передать на desktop свой IP в РКН Анатомия SAP Privileges: как устроено управление правами в macOS MoneyDev: Сказка про три главных слова Обновлённый токенизатор видео K-VAE 2.0 от Сбера Как сделать диспетчеризацию дома на 1284 квартиры почти бесплатно Как мы разогнали железную дорогу Мы дали агентам рутину. Теперь надо решить — что делать с освободившимся временем Токсичный контент, промпт-хакинг и защита ИИ — всё о Guardrails для LLM Умный город начинается с точного взгляда: как «Фалькон Тех» меняет пространство к лучшему Навайбкодил приложение для анализа графов Почему Дюну так интересно читать? Упрощаем работу с рутиной или как стать Гендальфом Белым Деконструкция Go: CPU, RAM и что там происходит. Go Assembler база. Часть 1.1 Какие профессии исчезнут из-за ИИ, а какие появятся? И что с этим делать Как мы построили IT-отдел, где хочется расти: архитектурные встречи, прозрачные метрики и книжные подарки Rufler: Делаем из Claude Code автономный рой через один YAML-конфиг Sing-box и белый список приложений Как построить надёжный обмен сообщениями в микросервисах: лучшие практики для enterprise OpenAI строит MLM-пирамиду, а McKinsey и Accenture помогают ей в этом Дом, который не построил Фишер (Часть 2) «Сверхзвуковой математик» против «Вдумчивого логиста»: битва алгоритмов 3D-упаковки Мультимодальные модели – грубый и дорогой инструмент Разговоры ничего не стоят. Код тоже Проверки физических лиц: с кого начнет ФНС Топ-10 бесплатных нейросетей для создания видео в 2026 году Первые слои кода: как наши решения сегодня определяют архитектуру ИИ на десятилетия Разработка нового статического анализатора: PVS-Studio JavaScript Поиск уязвимостей ПО: базовый минимум или роскошный максимум Почему оценка персонала не работает как инструмент управления Как мы разработали ИИ-ассистента и сократили рутину продуктовой команды на 50% Как я ушел из найма, нажарил косточек и продал на маркетплейсах на 168 млн в год Когда 1С:ERP уже внедрена, а нормального производственного плана всё ещё нет Как я сделал Claude мультимодальным, подключив к нему Qwen Omni Как приглашение на вакансию мечты превращается в атаку Infrastructure as Code: философия и лучшие практики IaC Тестируем Yandex Code Assistant на задаче, в которой нужно хранить секреты nxs-universal-chart v3.0: новое поколение универсального Helm-чарта Callback Injection: Техника, которая отправила Microsoft Defender в глухой нокаут «Все идеи на стол»: митап как способ вывести проект из тупика Сегодня я узнал нечто новое о GPU благодаря багу в своей игре Как заставить LLM ̶ ̶г̶а̶л̶л̶ю̶ ̶ эволюционировать Карта событий как фундамент аналитики: практический кейс для E-commerce Что выбрать для AI: x86, ARM или RISC-V? Дайджест железа за март Роль соматических мутаций в развитии аутоиммунных заболеваний: путь к избирательной терапии Mythos от Anthropic — тревожный сигнал для всех, а не только для банков Guardrails для LLM на Java: как приручить промпт‑инъекции и токсичные ответы Green-VLA: как мы собрали VLA-модель для реального антропоморфного робота и не потеряли обобщение Финансовая гонка вооружений: почему умные люди добровольно в ней участвуют Эра ИИ-агентов наступила: выбираем лучшего цифрового сотрудника # Практический опыт внедрения WinCC Redundancy на производственном предприятии Сделал MVP за 3 дня, а потом неделю прикручивал оплату. Оно того стоило? Физика против Маска: почему Starship V3 может оказаться ещё одной катастрофой Нефть Венесуэлы: крупнейшие запасы в мире, но не крупнейшая нефтяная держава JPA 4. Переосмысление Hibernate Почему зеркальная фотокамера Nikon D5 десятилетней давности идеально подошла для миссии «Артемида-2» Проект «Уровень-Спутник» или как мы сделали платформу для гидрологов «Замедлиться, чтобы ускориться»: почему ИИ повышает цену ошибок в требованиях и архитектуре Как с нуля поднять трафик IT-компании на 1657% при бюджете 55 тыс. и выжить Pixel-perfect Downsampling — идеальная отрисовка 50 миллионов точек без потерь
Невозможный LED: запитать изолятор
Dmytro_Kikot · 2026-05-20 · via Все публикации подряд на Хабре

Физика, будучи точной наукой, с огромной неохотой позволяет манипулировать собственными законами. К примеру, изоляторы — это вещества или материалы, которые не проводят (или практически не проводят) электрический ток, что делает их антиподами проводников. Однако данное утверждение не высечено в камне, если подойти к нему креативно. Ученые из Кембриджского университета (Великобритания) создали новый способ питания изоляторов. Что позволило ученым нарушить порядок вещей в физике, какими свойствами обладают новый проводящие изоляторы, и где они могут быть использованы? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Наночастицы лантаноидов, легированные изолирующим материалом (LnNP), состоят из неорганической изолирующей матрицы, обычно фторидов или оксидов, таких как NaGd/Y/LuF4, с большим энергетическим зазором приблизительно 8 эВ, с ионами лантаноидов, внедренными в кристаллическую решетку матрицы. LnNP обладают высокой фото- и химической стабильностью в различных средах и имеют узкое и регулируемое излучение в ближнем инфракрасном диапазоне II (NIR-II, 1000–1700 нм). Это контрастирует с полупроводниковыми системами, такими как излучающие NIR-II органические красители или полупроводниковые коллоидные квантовые точки (QD от quantum dot), которые демонстрируют широкие спектры излучения в этой области из-за однородного уширения. Это стимулировало исследования по применению LnNP в микроскопии с подавлением стимулированного излучения, тераностике глубоких тканей, сенсорике и оптической связи. Однако, поскольку эти системы не являются полупроводниками, их нельзя использовать для создания устройств с электрическим приводом, как это можно сделать с коллоидными квантовыми точками, металлогалогенидными перовскитами или органическими полупроводниками.

Изображение №1

Ранее было показано, что триплетные экситоны на органических молекулах могут взаимодействовать с f-f переходами в ионах лантаноидов, и это обеспечивает перенос энергии между органическими молекулами и LnNP. Сенсибилизация органическими красителями оказалась эффективной для усиления излучения LnNP. В данной работе ученые использовали молекулярные триплетные экситоны для управления работой электрически управляемых оптоэлектронных устройств на основе LnNP, используя триплеты для эффективного включения этих изоляционных материалов. Первым шагом в этом процессе является разработка связи между органическими молекулами и LnNP. На вставке к 1a показана схема LnNP. Полученные LnNP имеют олеиновую кислоту (OA от oleic acid) на поверхности. Однако OA является изоляционным лигандом, который не может опосредовать электрическое возбуждение. Поэтому ученые частично заменяли олеиновую кислоту на 9-антраценкарбоновую кислоту (9-ACA от 9-anthracenecarboxylic acid), широко изученный органический краситель с энергией синглета 3.2 эВ и энергией триплета около 1.8 эВ. Как показано на 1b, уровень энергии триплета 9- ACA в принципе может обеспечить перенос энергии триплетного состояния на лестничные энергетические уровни ионов Ln3+ (Ln = Nd, Yb, Er). Эти гибридные материалы позволяют создать первые LnLED.

На 1a показана архитектура устройств LnLED, состоящих из стекла/оксид индия-олова (ITO)/поли(3,4-этилендиокситиофен):поли(стиролсульфонат) (PEDOT:PSS)/поли(4-бутилфенил-дифенил-амин) (poly-TPD)/LnNP@9-ACA/1,3,5-трис(3-пиридил-3-фенил)бензол (TmPyPB)/фторид лития (LiF)/алюминий (Al). ITO и LiF/Al выполняют функцию электродов. PEDOT:PSS служит слоем инжекции дырок. TmPyPB и poly-TPD выступают в роли электронного и дырочного транспортных слоев (ETL от electron transport layer и HTL от hole transport layer соответственно). Наногибриды LnNP@9-ACA являются излучающим слоем. Электроны и дырки, инжектированные из контактов, проходят через слои переноса заряда и рекомбинируют на лигандах 9-ACA. Это приведет к образованию синглетных и триплетных экситонов на 9-ACA в соотношении 1:3, как это предписано теоремой спин-статистики. Стоит отметить, что триплетные экситоны могут эффективно передавать энергию ионам Ln3+, как показано на 1b и экспериментально продемонстрировано на изображении №3. Затем ионы Ln3+ могут испускать фотоны, что приводит к электролюминесценции устройства. Ученые сохраняли архитектуру устройства постоянной, но варьировали тип ионов Ln3+, легированных в LnNP, чтобы достичь диапазона электролюминесцентного излучения от 1000 до 1533 нм.

На 1c показаны спектры электролюминесценции (EL от electroluminescence), полученные от LnLED. Спектры узкие и соответствуют основным пикам спектров фотолюминесценции (PL от photoluminescence) в NIR-II наногибридов LnNP@9-ACA при фотовозбуждении на длине волны 350 нм. FWHM (полуширина) EL спектров LnLED составляет 20, 43 и 55 нм для Nd/Yb/ErLED, что значительно ниже, чем FWHM, обнаруженные в системах на основе полупроводниковых квантовых точек/объемных материалов (FWHM обычно выше 150 нм) (1d). Большая FWHM светодиодов на основе квантовых точек, которая ограничена однородным уширением линий, создает сложности для их использования в оптической связи и химической/биомедицинской визуализации/сенсорных приложениях. Достигнутая тут узкая ширина линии излучения в сочетании с присущей гибридам органических соединений и наночастиц лантанидов простотой обработки, гибкостью, совместимостью с широкими площадями и потенциально низкой стоимостью открывает новые возможности для будущего поколения источников света в NIR-II.

Для получения высококачественных светоизлучающих слоев в NIR-II ученые синтезировали однородные и ультрамалые (<10 нм) наночастицы лантаноидов (LnNP). Изображения, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии (TEM от transmission electron microscopy), показывают, что все LnNP обладали хорошей монодисперсностью по размеру, со средним размером около 6 нм. Доля флуоресцентных ионов Ln3+ (Ln = Nd, Yb, Er) была зафиксирована на уровне 20 мол.% в виде NaGd0.8F4:Ln0.2, которые в дальнейшем будут обозначаться как NdNP, YbNP и ErNP соответственно. Эта доля гарантирует, что достаточное количество флуоресцентных ионов Ln3+ получает энергию, передаваемую от органических молекул, и обеспечивает справедливое сравнение эффективности передачи энергии между различными ионами Ln3+, избегая при этом сильной кросс-релаксации для поддержания относительно высокой флуоресценции в NIR-II. Изображения, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, и рентгенодифракционные спектры показывают, что эти LnNP имеют гексагональную фазу.

Изображение №2

Как показано на 2a, LnNP демонстрируют слабые и узкие пики поглощения, что является одним из ключевых ограничений LnNP для различных применений. Присоединение 9-ACA к поверхности LnNP наделяет наногибриды LnNP@9-ACA сильным поглощением в ультрафиолетовом диапазоне (2b). Таким образом, поглощение этих наногибридов определяется органическими молекулами и преодолевает вышеупомянутое ограничение LnNP. Наногибриды LnNP@9-ACA также демонстрируют сдвиг поглощения на 5 нм в красную сторону по сравнению с чистым 9-ACA благодаря связыванию органических молекул с LnNP. Исследования процесса обмена лигандами с использованием фурье-преобразовательной инфракрасной спектроскопии (FTIR от Fourier-transform infrared) и соответствующих моделирований на основе теории функционала плотности (DFT от density functional theory) (2c, 2d) показывают, что 9-ACA преимущественно связывается с ионным центром Ln3+ на поверхности LnNP, в отличие от OA, который также связывается с центрами Na+. Предсказанные с помощью DFT FTIR спектры 9-ACA, связанного с Gd3+, воспроизводят экспериментально наблюдаемый спектр, тогда как 9-ACA, связанный с Na+, этого не делает и вводит пики при 1600 см−1, которые не наблюдаются (вертикальные линии на 2c). Предсказанные методом DFT FTIR спектры для олеиновой кислоты показывают пики, общие для OA, связанных с ионами Na+ или Gd3+, при 1450 и 1590 см−1 (вертикальные линии на 2d). На основе данных FTIR спектроскопии ученые оценивали коэффициенты замещения 9- ACA на различных наночастицах лантанидов (LnNP) в 6.8%, 1.0% и 3.6% для наночастиц неодима (NdNP), наночастиц иттербия (YbNP) и наночастиц эрбия (ErNP) соответственно. Важным моментом здесь является преимущественное связывание 9- ACA с ионами Ln3+, что будет способствовать эффективной передаче энергии.

Обмен лигандами — это динамический процесс, на который могут влиять многочисленные факторы. Ученые обнаружили, что скорость обмена лигандами сначала увеличивается с увеличением времени реакции, а затем достигает плато, отслеживая изменение поглощения наногибридов YbNP@9-ACA и спектры возбуждения фотолюминесценции. Наблюдалось, что эффективность переноса энергии не сильно зависит от скорости обмена лигандами, когда процесс обмена лигандами достигает равновесия. Ученые также отмечают, что небольшое расстояние между 9-ACA и поверхностью LnNP, связанными карбоксильной группой, должно обеспечивать эффективный перенос энергии, поскольку этот процесс считается процессом переноса энергии типа Декстера. Помимо переноса энергии от синглетного состояния 9-ACA к ионам Ln3+, возможен также перенос энергии посредством резонансного переноса энергии Форстера (FRET от Forster resonance energy transfer), хотя низкое сечение поглощения ионов Ln3+ и плохое спектральное перекрытие с синим излучением 9-ACA делают этот процесс неэффективным.

Как показано на 2e, связывание органических молекул приводит к заметному усилению излучения в NIR-II при ультрафиолетовом возбуждении, обеспечивая большой стоксовский сдвиг. Наногибриды LnNP@9-ACA демонстрируют 6.6-кратное, 34.1-кратное и 23.6-кратное усиление фотолюминесценции в NIR-II по сравнению с NdNP, YbNP и ErNP соответственно. Регулирование соотношения легирования Ln3+ является простым и эффективным подходом к повышению флуоресцентных характеристик LnNP. Увеличение доли легирования Yb3+ существенно повысит интенсивность преобразования вниз как для YbNP, так и для наногибридов YbNP@9-ACA, для которых кросс-релаксация между ионами Yb3+ не приводит к заметным потерям, в отличие от Er3+ и Nd3+. Соотношения нескольких пиков в спектре электролюминесценции в NIR-II изменились по сравнению со спектрами фотолюминесценции, что указывает на различные механизмы переноса энергии при фотовозбуждении и электровозбуждении для наногибридов LnNP@9-ACA. Для изучения механизмов переноса энергии ученые дополнительно провели измерения стационарной фотолюминесценции, затухания фотолюминесценции и переходного поглощения. Из-за различного количества присоединенного 9-ACA в наногибридах нельзя напрямую сравнивать интенсивность видимой фотолюминесценции для определения эффективности переноса энергии (3a). Измерения PLQE показывают, что связанные молекулы 9-ACA на LnNP имеют значительно сниженную PLQE по сравнению с исходным 9-ACA.

Изображение №3

На 3b показаны результаты времякоррелированного счета одиночных фотонов (TCSPC от time-correlated single photon counting) для наногибридов Nd/Yb/ErNP@9-ACA. Время жизни излучения 9-ACA уменьшилось с 7.97 нс для исходного лиганда до 3.14, 6.77 и 6.94 нс для молекул 9-ACA, связанных с Nd/Yb/ErNP, соответственно. Из-за неизбежного присутствия свободных молекул 9-ACA в образцах раствора наногибрида результаты TCSPC лишь указывают на то, что внутри наногибридов происходит перенос энергии, но не могут дать количественного анализа эффективности переноса энергии. Поэтому для выявления динамики фотовозбуждения и переноса энергии между 9-ACA и LnNP применяется спектроскопия накачки-зондирования. Как показано на 3d, состояния S1 9-ACA на NdNP, YbNP и ErNP затухают с постоянными времени 1.91, 2.72 и 2.51 нс соответственно, что значительно короче, чем синглетное состояние чистого 9-ACA и наногибридов GdNP@9-ACA, которые демонстрируют постоянные времени затухания 12.40 и 4.68 нс соответственно. Постоянные времени нарастания триплетных экситонов (T1) измерены как 1.93, 1.41 и 1.39 нс для наногибридов Nd/Yb/ErNP@9-ACA соответственно. В отличие от этого, чистый 9-ACA демонстрирует время нарастания триплетного состояния более 12.97 нс. Это указывает на то, что синглеты 9-ACA, связанные с LnNP, подвергаются быстрому межсистемному переходу (ISC от intersystem crossing), и LnNP увеличивают скорость ISC (3c), что согласуется с предыдущими результатами по связи триплетных экситонов с неспаренным спином легированных ионов лантаноидов.

На 3d также показано гораздо более быстрое затухание состояния Т1 в наногибридах Nd/Yb/ErNP@9-ACA по сравнению с затуханием состояния Т1 чистого 9-ACA и наногибридов GdNP@9-ACA. Это более быстрое затухание вызвано переносом энергии от 9-ACA к уровню 2F5/2 YbNP, уровню 4F3/2 NdNP и уровням 4I11/2 ErNP, поскольку GdNP не имеют энергетических уровней, доступных для переноса энергии (1b). Эффективность триплет-триплетного переноса энергии (TET от triplet energy transfer) рассчитана как 98.8%, 99.8% и 99.4% для наногибридов Nd/Yb/ErNP@9-ACA соответственно, исходя из уменьшения времени жизни триплетного состояния по сравнению с GdNP@9-ACA. Как эффективный TET перенос, так и менее эффективный синглетный перенос энергии через флуоресцентный сигнал (FRET) будут вносить вклад в излучение в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR) различных LnNP при световом возбуждении. Ученые измерили интенсивность фотолюминесценции в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR PL) наногибридов YbNP@9-ACA в условиях отсутствия кислорода и воздействия воздуха. Фотолюминесценция в ближнем инфракрасном диапазоне на воздухе была подавлена на 53.3%, что согласуется с тушением триплетного состояния 9-ACA кислородом. Это дополнительно подтверждает, что перенос энергии от 9-ACA к LnNP в основном опосредован переносом энергии через триплетный экситон. Стоит отметить три важных момента, касающихся переноса энергии через триплетный экситон к LnNP. Во-первых, время жизни триплетного экситона на 9-ACA превышает 300 мкс, тогда как время переноса энергии через триплетный экситон составляет порядка нескольких микросекунд. Это означает, что триплеты на лигандах обеспечивают долгоживущее состояние, из которого может происходить перенос энергии, с небольшим количеством конкурирующих кинетических процессов, что обеспечивает высокоэффективный перенос (>98%). Во-вторых, в механизме переноса энергии Декстера, который является механизмом переноса энергии триплетного состояния к LnNP, важным фактором является спектральное перекрытие между спектром фосфоресценции триплетного состояния и спектром поглощения акцептора. Спектр фосфоресценции 9-ACA, о котором сообщалось ранее, является широким (примерно 1.3–1.9 эВ), перекрываясь с многочисленными уровнями внутри Ln3+ и позволяя осуществлять TET перенос. В-третьих, хотя перенос синглетного состояния из состояния S1 9-ACA на уровни Ln3+ также возможен, короткое время жизни исходного синглета (12.4 нс), которое дополнительно сокращается за счет межсистемного перехода (ISC) при присоединении к ионам Ln3+ с неспаренными спинами (<5 нс), снижает эффективность этого пути, особенно учитывая низкую силу осциллятора ионов Ln3+. Таким образом, путь переноса типа TET является доминирующим путем переноса энергии и ключевым фактором, позволяющим создавать оптоэлектронные устройства.

Изображение №4

Далее ученые описали структурные характеристики LnLED (4a). Структура устройства разработана таким образом, чтобы обеспечить инжекцию заряда в 9-ACA, что приводит к образованию экситонов и последующей передаче энергии на LnNP. Изображение поперечного сечения YbLED, полученное с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии с высокоугловым кольцевым темнопольным детектором (HAADF от high-angle annular dark-field), показывает многослойную структуру гибридного устройства. Соответствующее картирование элементов поперечного сечения YbLED демонстрирует равномерное распределение элементов Yb и Gd в светоизлучающем слое (4b), что согласуется с результатами сканирующей электронной микроскопии наногибридов LnNP@9-ACA на подложках PEDOT:PSS/ITO, нанесенных методом центрифугирования при различных скоростях вращения.

Измерения методом малоуглового широкоугольного рентгеновского рассеяния при скользящем падении (GIWAXS от grazing-incidence wide-angle X-ray scattering) подтверждают, что пленки LnNP@OA и LnNP@9-ACA на поли-TPD/PEDOT:PSS/ITO не образуют сверхрешетку ни с лигандами OA, ни с лигандами 9-ACA. Толщина слоев составляет 25 нм (ITO), 20 нм (PEDOT:PSS), 80 нм (поли-TPD), 15 нм (YbNP@9-ACA), 80 нм (TmPyPB) и 100 нм (LiF/Al) соответственно (4b). Эти толщины выбраны для обеспечения относительно высокой эффективности извлечения света из излучающего слоя LnLED в ближнем инфракрасном диапазоне спектра (4c).

Спектры электролюминесценции в NIR-II светодиодов Nd/Yb/Er демонстрируют резкие пики с центрами на 1058, 976 и 1533 нм соответственно. При изменении управляющего напряжения сдвигов пиковой длины волны излучения не наблюдалось. Благодаря лестничной структуре энергетических уровней LnNP, в светодиодах Nd/Er присутствует несколько пиков. Электролюминесценция представленных светодиодов LnLED также включает излучение в видимом диапазоне. Ученые связывают синюю электролюминесценцию с поли-TPD слоем переноса дырок (HTL). Красное излучение возникает на границе раздела непосредственно контактирующих HTL и ETL в пустотах монослойных наногибридов LnNP@9-ACA. Четкой электролюминесценции от 9-ACA не наблюдается, что подтверждает эффективный ISC и TET перенос в наногибридах LnNP@9-ACA. Видимые характеристики электролюминесценции указывают на утечку электронов из слоя переноса электронов (ETL) или LnNP@9-ACA в поли-TPD, что служит каналом потери эффективности для EQE LnLED.

На 4g4i показаны кривые зависимости плотности тока от напряжения и яркости этих LnLED. Напряжение включения для LnLED, определяемое напряжением, соответствующим минимальной измеримой яркости в установке (0.01 мВт / (ср · м2)), составляет около 5 В. LnLED могут выдерживать высокие напряжения до 15 В. Поскольку большая часть триплетов в органических молекулах перенесена на прочные LnNP, деградация LnLED, вызванная триплетами, может быть подавлена. Это может позволить LnLED функционировать при высоких напряжениях. Пиковые значения яркости Nd/Yb/ErLED составляют 1.2, 1.2 и 0.4 соответственно (4d4f). Пиковые значения EQE светодиодов Nd/Yb/Er в ближнем инфракрасном диапазоне составляют приблизительно 0.01%, 0.04% и 0.004% соответственно (4g).

Умеренные значения EQE ограничены PLQE сильно легированных наночастиц LnNP с ядром, утечкой заряда через излучающий слой и сниженной эффективностью извлечения света в NIR-II (4c). Для дальнейшего повышения EQE в NIR LnLED ученые изготовили наночастицы LnNP Yb@Nd с ядром и оболочкой в виде NaGd0.8F4:Yb0.2@ NaGd0.4F4:Nd0.6, чтобы существенно увеличить PLQE наногибридов Yb@Nd@9-ACA до 3% при возбуждении 375 нм. На 4i приведено сравнение внешней квантовой эффективности в ближней инфракрасной области (NIR EQE) для Yb@NdLED с использованием данной ядро–оболочечной конфигурации, а также с дополнительной оптимизацией слоя транспортировки дырок (HTL), обладающего улучшенными свойствами инжекции дырок и блокировки электронов, и с применением полусферической линзы для вывода света на подложке.

Эти стратегии позволяют снизить потери эффективности в светодиодах LnLED, в конечном итоге повысив пиковую NIR EQE Yb@NdLED до более чем 0.6%. Стоит отметить, что пиковые значения EQE светодиодов LnLED выше, чем у большинства органических светодиодов (OLED), излучающих на длине волны более 1000 нм. Спектры электролюминесценции показывают более высокое отношение интенсивности пиков Nd/Yb, равное 0.29, по сравнению со спектрами фотолюминесценции, равным 0.22, при прямом возбуждении наночастиц Yb@Nd (4h). Это указывает на то, что электрическое возбуждение предпочтительно задействует ионы Ln3+ на активной поверхности, а перенос энергии от Nd3+ к Yb3+ менее эффективен, чем при световом возбуждении.

Были изготовлены контрольные светодиоды, используя 9-ACA и NdNP@OA в качестве излучающих слоев, соответственно, с помощью того же метода обработки раствором. Излучение от NdLED, покрытых OA, не обнаружено. Была измерена пиковая внешняя квантовая эффективность (EQE) 0.4% для OLED на основе чистого 9-ACA (без матрицы-носителя), излучающего в видимом диапазоне. Это указывает на относительно низкую эффективность электрического возбуждения молекулы 9-ACA, которая может быть вызвана утечкой носителей заряда или межфазным тушением синглетных экситонов. Эти контрольные эксперименты доказывают, что молекулярные антенны имеют решающее значение для включения изолирующих LnNP при низких напряжениях.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

В рассмотренном нами сегодня труде было показано, что триплет-опосредованное электрическое возбуждение может быть использовано для активации изолирующих наноматериалов на основе лантанидов за счет использования энергии «темных» молекулярных триплетных экситонов при низких напряжениях. На основе этого подхода была впервые продемонстрирована концепция LnLED.

Полученные LnLED характеризовались наиболее узкой спектральной полосой излучения в ближнем инфракрасном диапазоне NIR-II среди ранее опубликованных электролюминесцентных устройств и демонстрировали устойчивость к рабочим напряжениям свыше 15 В. Результаты выявили ключевые каналы потерь энергии, ограничивающие эффективность данного класса устройств, включая использование монослойной архитектуры наногибридов и низкую степень замещения лигандов 9-ACA на поверхности LnNP (менее 10%), что существенно ограничивало яркость по сравнению с квантово-точечными светодиодами.

Также было установлено, что дальнейшее повышение эффективности возможно за счет оптимизации материалов и структуры устройств, в частности разработки более эффективных органических лигандов и матриц с улучшенными транспортными и рекомбинационными свойствами, опираясь на многолетний опыт OLED-технологий. Отмечалось, что используемые в работе ультрамалые LnNP с высокой концентрацией допанта обладали низкими значениями квантового выхода фотолюминесценции, что являлось дополнительным каналом потерь и ограничивало внешнюю квантовую эффективность устройств (более 0.6%).

Дополнительно было показано, что увеличение квантового выхода в ближнем ИК-диапазоне может быть достигнуто за счет регулирования концентрации и типа легирования Ln3+, а также контроля размера частиц. В частности, ранее было продемонстрировано достижение PLQE выше 50% для излучения Er3+ на длине волны 1530 нм. Таким образом, дальнейшие экспериментальные и теоретические исследования были необходимы для повышения яркости и стабильности работы LnLED.

В целом, предложенный подход был универсальным и мог быть применен к широкому спектру органических молекул и различных наночастиц LnNP, что открывает новый путь к активации изолирующих материалов при низких напряжениях. Это создает основу для разработки гибридных светодиодов и других электрически накачиваемых устройств, включая лазеры, с перспективными применениями в биомедицинской тераностике, оптогенетике и оптической связи.

Немного рекламы

Спасибо, что остаетесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?