Külföldi sajtóértesülések szerint a fény{0}}diódák (LED-ek) a világítástechnikai ipar nem énekelt hősei. Hatékonyan működnek, kevesebb hőt adnak le, és hosszú ideig tartanak. A tudósok most egy új anyagon dolgoznak, hogy a LED-eket hatékonyabbá és hosszabb élettartamúvá tegyék a fogyasztói elektronikai, orvostudományi és biztonsági alkalmazásokhoz.
Researchers from the U.S. Department of Energy's (DOE) Argonne National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory, and SLAC National Accelerator Laboratory report that they have prepared stable calcium for such LEDs Titanite nanocrystals. Research institutes from the Taiwan region of China also contributed to this research.
A perovszkitek olyan speciális kristályszerkezetű anyagok osztálya, amelyek elnyelik és kibocsátják a fényt, így hasznosak számos energiahatékony alkalmazásban, például napelemekben és különféle detektorokban.
Míg a perovskit nanokristályok első számú jelöltek egy új típusú LED-anyaghoz, a tesztek során instabilnak bizonyultak. A csapat stabilizálta a nanokristályokat porózus szerkezetekben, amelyeket fém szerves kereteknek vagy röviden MOF-oknak neveznek. A Föld-bőséges anyaga alapján, és szobahőmérsékleten készülnek, ezek a LED-ek egy napon olcsóbb-tévéket és szórakoztató elektronikai eszközöket, jobb gamma-képalkotó eszközöket, sőt autonóm rendszereket is lehetővé tehetnek orvostudomány, biztonsági szkennelés és tudományos kutatás. Kapcsolja be a röntgendetektort.
"We solved the stability problem of perovskite materials by encapsulating them in MOF structures," said Xuedan Ma, a scientist at the Center for Nanoscale Materials (CNM) in Argonne, DOE's Office of User Facilities, "Our research shows that this approach enables We can dramatically improve the brightness and stability of the luminescent nanocrystals."
Hsinhan Tsai, former JR Oppenheimer postdoc at Los Alamos University, added: "The interesting concept of incorporating perovskite nanocrystals in MOFs has already been demonstrated in powder form, but this is the first time we have successfully integrated them into the emissive layer of an LED. "
A nanokristályos LED-ek gyártására irányuló korábbi kísérleteket hátráltatta a nanokristályok visszabomlása nemkívánatos tömegfázisokká, amelyek elveszik a nanokristályok előnyeit, és csökkentik a gyakorlati LED-ek potenciálját. Az ömlesztett anyag több milliárd atomból áll. Az olyan anyagok, mint a perovszkitek, nanoskálán néhány vagy több ezer atomból állnak, ezért eltérően viselkednek.
Új módszerükben a csapat úgy stabilizálta a nanokristályokat, hogy a MOF mátrixában állította elő őket, mint egy szögesdróttal megszorított teniszlabdát. Fém prekurzorként ólomcsomópontokat, szerves anyagként halogenidsókat használtak. A halogenid sóoldat metil-ammónium-bromidot tartalmaz, amely reakcióba lép a keretben lévő ólommal, és nanokristályokat állít össze a mátrixban lévő ólommagok körül. Mivel a mátrix külön tartja a nanokristályokat, nem lépnek kölcsönhatásba és nem bomlanak le. A módszer egy{0}}oldatos bevonási módszeren alapul, amely sokkal olcsóbb, mint a manapság széles körben alkalmazott vákuum-eljárás szervetlen LED-ek előállítására.
A MOF-stabilizált LED-ek élénkvörös, kék és zöld fényt, valamint az egyes fények különböző árnyalatait képesek előállítani.
"In this work, we demonstrate for the first time that perovskite nanocrystals stabilized in MOFs will create bright, stable LEDs in a variety of colors," said Wanyi Nie, a scientist at the Center for Integrated Nanotechnology at Los Alamos National Laboratory. "We can create different colors, improve color purity and increase photoluminescence quantum yield, a measure of a material's ability to emit light."
The research team used the Advanced Photon Source (APS) -- DOE's Office of Science User Facility in Argonne -- to perform time-resolved X-ray absorption spectroscopy, a technique that allowed them to discover changes in perovskite materials over time. Researchers can track the movement of charges through the material and learn important information about what happens when light is emitted.
"We can only do this with the powerful single X-ray pulse and unique temporal structure of APS," said group leader Xiaoyi Zhang in Argonne's X-ray Science Division, "We can track charged particles in tiny perovskite crystals. s position."
A tartóssági tesztek során az anyag jól teljesített UV sugárzás, hő és elektromos mezők hatására anélkül, hogy rontotta volna és elvesztette volna fényérzékelési és lumineszcencia hatékonyságát, ami kulcsfontosságú feltétele a gyakorlati alkalmazásoknak, például a televízióknak és a sugárzásérzékelőknek.
