Chemik prof. Jerzy J. Langer z zespołem kontynuuje pracę nad, unikatową w skali światowej, protonową diodą LED. 20 lutego ukazała się nowa publikacja na ten temat w prestiżowym czasopiśmie Journal of Materials Chemistry C. Układ zmodyfikowano zastępując organiczne polimery materiałami nieorganicznymi.
Wynikiem wieloletnich badań prowadzonych w laboratorium prof. dr hab. Jerzego J. Langera, było opracowanie koncepcji półprzewodników protonowych, w których woda jest traktowana jako półprzewodnik samoistny. Półprzewodnik ten można „domieszkować” kwasem lub zasadą, tworząc protonowe złącze p-n. Doprowadziło to do skonstruowania najpierw prostowników protonowych (także w skali nanometrycznej), a następnie – prezentowanej rok temu – protonowej diody LED.
Pierwsza na świecie protonowa dioda działa na podobnej zasadzie, jak tradycyjne “ledy”, które są zbudowane z półprzewodników i emitują światło w wyniku przepływu elektronów przez złącze p-n. Tutaj zamiast tradycyjnych półprzewodników typu n i p, mamy odpowiednio „domieszkowaną” wodę, w której rolę elektronów pełnią protony H+, a „dziur” grupy hydroksylowe -OH.
- W wodzie wytworzona zostaje bariera potencjału między obszarem zakwaszonym, gdzie jest więcej protonów i drugim – o odczynie alkalicznym, gdzie jest ich mało (protonowe złącze p-n). Na granicy kontaktu między tymi dwoma “rodzajami wody” następuje świecenie podczas przepływu prądu elektrycznego przez złącze p-n (tutaj – prądu protonów, generowanych w reakcji elektrochemicznej na elektrodzie metalowej poza obszarem złącza). Jednym słowem, gdy duża ilość protonów po jednej stronie spotyka się z grupami hydroksylowym po drugiej następuje ich rekombinacja, powstają cząsteczki wody i wydziela się energia, tutaj w postaci światła - wyjaśnia prof. Jerzy J. Langer.
Prof. Jerzy J. Langer i jego zespół cały czas kontynuują badania nad diodą. Eksperymenty laboratoryjne od początku prowadziła mgr Ewelina Frąckowiak (obecnie: Ludera). Ostatnio, chemicy zastąpili organiczne polimery, które zapewniają mechaniczną stabilność układu materiałami nieogranicznymi - żelem krzemionkowym i tlenkiem glinu, które są bardziej odporne na temperaturę i nie przewodzą prądu elektronowego. Umożliwia to generowanie intensywnych impulsów światła. Jednocześnie, zaobserwowano unikatowe cechy promieniowania, przypisane nielinowym zjawiskom optycznym: światło w znacznym stopniu emitowane jest kierunkowo, „białe”, lecz z widocznym udziałem wymuszonego efektu Ramana (SRS). Unikatowe wyniki opisane zostały w artykule opublikowanym właśnie w Journal of Materials Chemistry C. Niestety prace te, podobnie jak wcześniejsze w zakresie protoniki, nie uzyskały wsparcia finansowego z NCN.
Badania mają charakter podstawowy, trudno więc mówić o praktycznym zastosowaniu odkrycia grupy prof. Langera w obecnej formie. Po modyfikacji układu i zoptymalizowaniu działania urządzenie mogłoby być wykorzystane jako (nieznane wcześniej) źródło światła. Co ciekawe, protonowa dioda LED sama z siebie emituje białe światło o słonecznym odcieniu, w przeciwieństwie do diod tradycyjnych, gdzie taki efekt uzyskuje się zwykle dzięki złożeniom barw: zielonej, czerwonej i niebieskiej, pochodzących np. z emisji trzech diod LED lub trzech luminoforów pobudzonych jedną LED.
Czytaj też: Prof. Jerzy Langer. Detektor czulszy od psiego nosa
