技术创新脚步不停  LED科研硕果累累

随着全球LED产业景气渐趋复苏,小间距LED显示屏、LED照明等需求大幅成长,LED业产能实力竞赛再起,技术创新脚步不停。 稀土金属可用作LED发光材料 近日,有消息称日本研发人员…

随着全球LED产业景气渐趋复苏,小间距LED显示屏、LED照明等需求大幅成长,LED业产能实力竞赛再起,技术创新脚步不停。

稀土金属可用作LED发光材料

近日,有消息称日本研发人员从海岸附近深海里稀土金属提炼LED产品原料。

具体消息称,日本东京大学教授加藤泰浩(Yasuhiro Kato) 和其研究团队成功从南鸟岛外海里的稀土金属提取出钇(Yttrium) 和铈(cerium)来用作LED发光材料。目前已有从海床提炼金属原料,该技术被多家企业拥有,其中包含丰田汽车、三井造船和东京大学等。

有报道称美国科学家从煤炭中提取出接近纯粹的稀土精矿,而这种稀土精矿可用于航空和照明,这种稀土精矿包含着有超过80%的稀土元素,具体的情况怎么样呢?

美国肯塔基大学的科学家成功从煤炭中提取出接近纯粹的稀土精矿,所采用的是具有环保意识和成本效益的方法。

首席研究员兼矿业工程教授Rick Honaker表示,该提取工艺成功采收出超过80%的给料中存在的稀土元素。从干燥的整块来看,精矿包含超过80%的稀土元素,以及超过98%的稀土氧化物。此外,常用于国防、高新技术和可再生能源领域的钕和钇在整个精矿中占比超过45%。同时,通过这一新的采收工艺,有效将钪与其他元素分离。该稀土元素常用于航空和照明领域,可以浓缩为单独产品。

发光的植物即将代替路灯

根据网易科技报道,未来的道路可能将由发光的树木而不是路灯照亮,麻省理工学院的工程师们已经创造出了具有生物发光能力的植物。研究人员将特殊的纳米粒子注入到豆瓣菜的叶子中,结果让这株植物在接下来的近4个小时里持续散发着微光。

为了创造出发光的植物,麻省理工学院的工程师们使用了一种名为荧光素酶的生物酶。荧光素酶能够对荧光素分子产生作用,导致其发光。另外一种名为辅酶A的分子会通过消除一种抑制荧光素酶活性的反应副产物,给这一发光过程提供帮助。

麻省理工学院的团队将这些化学成分装载到不同的纳米载体上。纳米粒子帮助生物酶到达植物的正确位置,同时也会阻止生物酶形成一种对植物来说有毒的浓聚物。最终豆瓣菜植物能够像台灯一样发出了光亮。

研究人员认为通过进一步的调整,这项技术也能够获得足够的亮度为工作场所甚至是一整条街道提供照明,同样也能够用于低强度的室内照明。麻省理工学院化学工程系教授Michael Strano称:“我们希望能够让植物作为一种台灯使用,而且这样的台灯不需要插电。灯光最终将源于植物本身产生的能量。”

他补充道:“我们的研究为新型路灯和室内照明打开了新的大门,这种灯光完全来自于特殊处理的植物。荧光素酶构成的氧化酶在许多生物发光植物体内都存在。”萤火虫能够通过一种化学反应发出光亮,在这一过程中荧光素被荧光素酶转变成氧化荧光素。这一反应过程是非常高效的,这意味着几乎所有参与反应的能量都快速转变成了光亮。

照明的损耗占到了全世界能源消耗的20%左右,因此使用发光植物取代照明能够明显降低二氧化碳的排放。最初研究人员在进行这个项目时,只能够让植物发光大约45分钟,现在已经提升到了3.5小时。一株10厘米高的豆瓣菜幼苗产生的光亮目前只有正常阅读所需亮度的千分之一,但是它仍然能够照亮书页上的字。

LED帮助诊断治疗癌症

根据CNLED报道,韩国电子技术研究所(KERI)表示,韩国科学家已开发出一种微创技术,这种技术以肿瘤细胞为靶向,通过使用发光二极管(LED)和腹腔镜来诊断和治疗癌症。

近来,微创治疗和诊断方法,如光动力治疗(PDT)和腹腔镜检查,能大大提高患者的生活质量,因而得到迅速发展。PDT是使用光敏剂的药物来“激活”某种类的光以帮助促进治疗的一种技术。这种技术比较有效,因为光只针对癌细胞生长而不是正常细胞。

韩国电子技术研究所(KERI)的官员表示,KERI开发的技术是使用LED光检测癌细胞,同时还使用基于腹腔镜技术的PDT激光来治疗癌症。KERI研究人员Bae Su-jin说,“基于腹腔镜的PDT治疗是下一代治疗方法,能对大众医疗行业产生重大影响”。

目前,韩国电子技术研究所正在将相关技术转让给当地的一家公司。

新的全光二极管,将影响光子通信业

日前,根据物理学家组织网报道,英国国家物理实验室(NPL)的研究人员研制出了一种全光二极管,新二极管能被用于微型光子电路中,有望为微纳光子学芯片提供廉价高效的光二极管,从而对光子芯片和光子通信等领域产生重要影响。

北京大学现代光学研究所研究员肖云峰对科技日报记者解释说:“二极管能传输一个方向上的电流,但却阻挡反向电流,是几乎所有电子电路的基本组成元件,但现有的光学二极管需要大块磁光晶体,严重阻碍了其在微纳尺度上的集成,成为集成光子学领域面临的重大挑战之一。”

在新研究中,帕斯卡·德尔海耶博士领导的团队将光发射到一个微谐振器(一个硅芯片上的玻璃微环)内。尽管微环直径仅与人头发丝相当,却可使光在微环内来回传播。利用微环增强的光学克尔效应,该团队制造出了新的全光二极管。新二极管仅能在一个方向上传输光,且可集成到微纳光子电路中,因此,克服了二极管需要大块磁光晶体这一限制。

德尔海耶强调称:“这些二极管有望为微光芯片提供廉价高效的光二极管,也将为可用于光学计算的新型集成光子电路铺平道路,还可能对未来的光子通信系统产生重大影响。”

据悉,中国科学家也在该领域获得了较好的成果,例如中国科学技术大学董春华博士利用微腔光力相互作用,得到了全光控制的非互易微腔器件,包括全光二极管和环形器等。

肖云峰说:“尽管最新研究并非第一个全光二极管,但获得的器件具有操作简单、隔离度高等特点,是一个很有潜力的方案。当然,与现有的全光二极管方案类似,基于谐振腔的全光二极管往往存在带宽限制,仅能在较窄的谐振模式内工作。未来还需进一步研究,突破其限制。”

作者: ting

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