Prema izvješćima stranih medija, diode koje emitiraju svjetlost (LED) neopojeni su heroji svjetlosne industrije. Učinkovito rade, emitiraju manje topline i traju dugo. Sada znanstvenici proučavaju novi materijal kako bi LED aplikacije u potrošačkoj elektronici, medicini i sigurnosti bile učinkovitije i produžile život.
Istraživači iz američkog Ministarstva energetike (DOE) Argonne National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory i SLAC National Accelerator Laboratory izvještavaju da su pripremili stabilan kalcij za ovu vrstu nanokristala rude od LED titana. Istraživački instituti iz Tajvana u Kini također su dali svoj doprinos ovom istraživanju.
Perovskit je vrsta materijala s posebnom kristalnom strukturom koja ima karakteristike upijanja svjetlosti i luminiscencije te je vrlo korisna u nizu aplikacija za uštedu energije, uključujući solarne ćelije i razne detektore.
Iako su nanokristali perovskita glavni kandidati za novu vrstu LED materijala, u testovima su se pokazali nestabilnima. Istraživački tim stabilizirao je nanokristale u poroznoj strukturi koja se naziva metalni organski okvir ili skraćeno MOF. Na temelju obilnog materijala na zemlji i proizvedenog na sobnoj temperaturi, ove LED diode jednog dana mogu omogućiti jeftinije televizore i potrošačku elektroniku, kao i bolju opremu za snimanje gama zraka, pa čak i samoobranu za medicinsko, sigurnosno skeniranje i znanstveno istraživanje. Snažni detektor X-zraka.
& quot; Problem stabilnosti riješili smo enkapsulacijom perovskitnog materijala u MOF strukturu," rekao je Xuedan Ma, znanstvenik iz Centra za nanomaterijali (CNM) u Argonneu, DOE Ured za korisničke prostorije.&"Naše istraživanje pokazuje da ova metoda omogućuje Možemo uvelike poboljšati svjetlinu i stabilnost luminiscentnih nanokristala."
Hsinhan Tsai, bivši postdoktorand JR Oppenheimera na Sveučilištu Los Alamos u Sjedinjenim Državama, dodao je: „Zanimljiv koncept kombiniranja nanokristala perovskita u MOF -u dokazan je u obliku praha, ali ovo je prvi put da smo ga uspješno integrirali u emitirajući sloj LED diode. ."
Prethodni pokušaji proizvodnje nanokristalnih LED dioda bili su spriječeni razgradnjom nanokristala natrag u neželjenu volumsku fazu, zbog čega su izgubili prednosti nanokristala i oslabili njihov potencijal kao praktične LED diode. Rasipna tvar sastoji se od milijardi atoma. Materijali poput perovskita sastavljeni su od nekoliko do nekoliko tisuća atoma u nanometarskom stadiju, pa se ponašaju drugačije.
U svojoj novoj metodi, istraživački tim stabilizirao je nanokristale izrađujući ih u matrici MOF -a, baš kao što je teniska loptica stegnuta ogradom od bodljikave žice. Koristili su olovne čvorove u okviru kao metalne prekursore i halogenidne soli kao organske materijale. Otopina halogenidne soli sadrži metil amonijev bromid, koji reagira s olovom u okviru i sastavlja nanokristale oko jezgre olova u matrici. Budući da matrica drži nanokristale odvojenima, oni neće stupiti u interakciju i razgraditi se. Ova se metoda temelji na metodi premazivanja otopinom, koja je mnogo jeftinija od široko rasprostranjenog vakuumskog procesa za proizvodnju anorganskih LED dioda.
MOF stabilizirane LED diode mogu proizvesti jarko crveno, plavo i zeleno svjetlo i različite nijanse svakog svjetla.
Wanyi Nie, znanstvenik iz Centra za integriranu nanotehnologiju u Nacionalnom laboratoriju Los Alamos, rekao je:" U ovom smo radu prvi put pokazali da će nanokristali perovskita koji su stabilni u MOF stvoriti svijetle i stabilne LED diode razne boje. . Možemo stvoriti različite boje, poboljšati čistoću boje i povećati kvantni prinos fotoluminiscencije, što je mjera svjetlosne sposobnosti materijala."
Istraživački tim je upotrijebio Napredni izvor fotona (APS) -DOE' Ured za znanstvene korisničke ustanove u Argonneu-za izvođenje vremenski razlučene rentgenske apsorpcijske spektroskopije, tehnike koja im je omogućila otkrivanje promjena u materijalima od perovskita tijekom vremena. Istraživači mogu pratiti kretanje električnih naboja u materijalu i razumjeti važne informacije koje se javljaju pri emitiranju svjetla.
& quot; To možemo postići samo snažnim pojedinačnim pulsom X-zraka i jedinstvenom vremenskom strukturom APS-a," rekao je Xiaoyi Zhang, voditelj tima Odjela za rentgensku znanost u Argonneu.&"Možemo pratiti nabijene čestice u sićušnim kristalima perovskita. s položaj."
U testu izdržljivosti, materijal se dobro ponaša pod ultraljubičastim zračenjem, toplinom i električnim poljem bez degradacije i gubitka svjetlosne detekcije i svjetlosne učinkovitosti, što je ključni uvjet za praktične primjene, poput televizora i detektora zračenja.
