211service.com
Drobné žárovky
Nanesením úzkých vláken vyzařujících světlo na křemíkový substrát vzorovaný zlatými elektrodami vytvořili vědci z Cornell University extrémně malé světelné zdroje s rozměry pouhých několika stovek nanometrů. Vlákna jsou vyrobena z polymeru, do kterého jsou zapuštěny molekuly vyzařující světlo, které se rozsvítí, když jsou vystaveny elektrickému poli. Když vědci přivedou napětí na elektrody, vlákno svítí na různých místech oranžově, podobně jako vánoční osvětlení, říká Hector Abruna , profesor chemie a chemicko-biologie na Cornell, který je jedním z vedoucích projektu.
Nano lampy: Světlo vyzařující nanovlákno pokrývá zlaté elektrody, které jsou od sebe vzdálené 500 nanometrů. Když se na elektrody přivede napětí, rozsvítí se malinká skvrna o velikosti 240 x 325 čtverečních nanometrů.
Vědci používají přímou techniku nazývanou elektrostatické zvlákňování k pokládání vláken přímo na substrát. Vzhledem k tomu, že metoda je relativně jednoduchá, měly by být světelné zdroje snadno integrovatelné do zařízení lab-on-a-chip, kde lze světlo použít k detekci chemických a biologických molekul, jako jsou léky a proteiny, které by mohly být označeny fluorescenčními barvivy. nebo může absorbovat část světla. A protože jsou vlákna vyrobena z polymerů, mohla by najít využití v ohebných displejích. Můžete si představit tato vlákna integrovaná do oblečení, říká George Malliaras , Cornellův profesor materiálové vědy a inženýrství, který na práci spolupracuje s Abrunou a Harold Craighead v Cornellově centru pro nanobiotechnologie.
Extrémně malá velikost světelných zdrojů by také mohla vést k novým přístupům k provádění mikroskopie, říká Malliaras. Vlákna mají průměr od 150 nanometrů do 5 mikrometrů. Ale skvrny vyzařující světlo na vláknech měří 240 a 325 nanometrů nebo méně. Díky tomu jsou světelné zdroje menší než 600nanometrová vlnová délka světla, které vyzařují, což je vlastnost, kterou lze využít k vývoji nových mikroskopických metod.
Pro elektrospinování vláken vědci umístí malou kapičku roztoku polymeru na kovový hrot jehly. Poté aplikují rozdíl napětí mezi hrotem a křemíkovým substrátem, který je vyleptán zlatými elektrodami a je umístěn ve vzdálenosti několika milimetrů. Napětí způsobí, že se kapka prodlouží a vytvoří paprsek, který stéká dolů k substrátu. Jak se pohybuje dolů, rozpouštědlo se odpařuje a vytvrzená polymerová vlákna se ukládají na substrát pokrytý elektrodou.
Polymer v tomto případě obsahuje molekuly na bázi ruthenia, které při působení elektrického proudu vyzařují světlo. Když vědci aplikují napětí na zlaté elektrody, drobné skvrny na úsecích vláken překrývajících sousední elektrody svítí oranžově. Při vysokém napětí 100 voltů je světlo dostatečně jasné, aby jej výzkumníci mohli vidět ve tmě i přes malou velikost emitorů. Řekl bych, že [toto] je průlom ve způsobu, jakým se vyrábějí světelné zdroje o velikosti nano, říká Stefan Bernhard , profesor chemie na Princetonské univerzitě.
Technika elektrostatického zvlákňování nabízí řadu výhod. Pomocí této metody by člověk měl být schopen vyrobit vlákna o průměru 50 nanometrů nebo méně, což by mohlo vést k ještě menším světelným zdrojům, říká Malliaras. Navíc by tato technika měla relativně usnadnit výrobu světelných zářičů v nanoměřítku na praktických laboratorních zařízeních na čipu, i když by bylo stále potřeba leptat zlaté elektrody.
Charakteristickým a mimořádně zajímavým aspektem této práce je nepatrná velikost světelných zdrojů, které popisují, říká John de Mello , který na Imperial College London zkoumá organická zařízení vyzařující světlo v nanoměřítku. Až dosud měla organická zařízení vyzařující světlo obvykle velikost asi jeden čtvereční milimetr, říká, což je ideální pro standardní aplikace v laboratoři na čipu, jako je detekce bakterií nebo proteinů. Světelné zdroje o velikosti nanometrů by však byly důležité pro specializované aplikace vyžadující rychlost a velmi malé rozlišení – například sledování toho, jak probíhá chemická reakce, když chemikálie protékají mikrofluidními kanály. Tento přístup nabízí prostředky pro dramatické zlepšení rozlišení takových měření, říká de Mello.
Zbývá však provést mnoho výzkumu. Pro jakoukoli praktickou aplikaci by výzkumníci potřebovali přesně řídit uspořádání vláken na křemíkovém substrátu. Ale práce je prvním krokem k výrobě světelných zdrojů v nanoměřítku pomocí přímé metody, říká Malliaras.
Říká de Mello: Jakmile bude známo, že existuje nízkonákladová cesta k výrobě světelných zdrojů pod vlnovou délkou, můžete si být jisti, že pro ně někdo najde využití. To je skutečné vzrušení z této práce.