以色列科学家在新一期美国《科学》杂志上报告说,他们在近红外塑料发光二极管领域取得了新的进展。塑料发光二极管在光纤通信领域的应用前景因此而变得光明起来。
以聚合物材料为基础的塑料发光二极管,因为成本低、柔韧性好、易于加工等优点,近年来受到人们关注。目前,可以发出可见光的塑料发光二极管,已经在平板显示器等产品中得到应用。但光纤通信业所期望的可在近红外波段工作的塑料发光二极管研究,却一直停滞不前,主要问题是工作效率过低,仅仅为0.01%左右。
造成近红外塑料发光二极管工作效率低的主要原因是,其中的聚合物会产生分子水平上的振动,耗费掉绝大部分的近红外辐射能量。由希伯来大学等机构的研究人员组成的一个小组,通过在聚合物中添加纳米晶体颗粒,找到了克服这一障碍的办法。
研究人员说,在集成了纳米晶体颗粒的塑料发光二极管中,聚合物的作用是提供器件的必要结构,成为纳米晶体颗粒的支架,而近红外光则由纳米晶体颗粒处发出。根据设计,这些纳米晶体能够起到“减震器”的作用,也就是说,它们在发出近红外辐射时,不会受到聚合物分子振动的干扰。
以色列科学家们的实验显示,用他们的这种方法制造的近红外塑料发光二极管,在1.3微米的波段上工作效率可以达到2%到3%,在原先基础上提高了数百倍,已经具有应用到光纤通信上的可能性。
目前,研究人员正在试验不同的纳米晶体颗粒与聚合物组合,希望能进一步将近红外塑料发光二极管的工作效率再提高10倍左右。他们还计划将其工作波段提高到1.5微米,这被认为是光纤通信最理想的应用波段。
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