英国剑桥大学卡文迪许实验室的研究团队近日开发出一种利用“分子天线”为绝缘纳米颗粒供能的新技术，首次让这类材料在电驱动下实现发光，并成功制备出超纯近红外发光二极管（LnLED）。这一突破有望推动医学诊断、光通信和先进传感技术的发展。相关成果于19日发表在《自然》杂志。
研究对象是一类名为镧系掺杂纳米颗粒的材料。它们能够发出极其纯净、稳定的光，尤其是在能穿透深层生物组织的第二近红外窗口，因此具有巨大应用潜力。但长期以来，由于这些颗粒本身是电绝缘体，难以直接用于电子器件。
突破来自研究团队提出的“分子天线”策略。他们在纳米颗粒表面接枝了 9-蒽甲酸有机分子，使其像微型天线一样工作：电荷无需直接进入颗粒，而是先被这些分子捕获并进入三重态能级，随后以超过 98% 的效率将能量传递给颗粒内部的镧系离子，激发出纯净的近红外光。
基于这一机制，团队制备出了可在约 5 伏低电压下点亮的 LnLED。其发出的近红外光具有极窄的谱线宽，纯度显著优于量子点等现有发光材料。
在生物医学成像、光通信和精密探测中，光的“纯净度”和“精确性”至关重要，而 LnLED 正好满足这些需求。更重要的是，镧系纳米颗粒在电驱动条件下仍能保持超纯光输出，为一系列新技术打开大门。例如：
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深层组织成像，帮助进行癌症检测或实时监测器官功能；
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高精度光敏药物激活，提升光动力治疗效果；
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高速光通信，利用超窄谱线宽减少信号干扰、提高数据传输质量；
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高灵敏度传感器，用于检测化学或生物标志物。
这项研究为绝缘纳米材料的电致发光提供了全新路径，也为未来医疗设备、通信技术和智能检测系统的发展奠定了基础。