Külföldi sajtóértesülések szerint a fénykibocsátó diódák (LED) a világításipar meg nem énekelt hősei. Hatékonyan működnek, kevesebb hőt bocsátanak ki és hosszú ideig tartanak. Most a tudósok egy új anyagot tanulmányoznak, hogy hatékonyabbá és hosszabb élettartamgá tegyék a LED alkalmazásokat a szórakoztató elektronikában, az orvostudományban és a biztonságban.
Az amerikai energiaügyi minisztérium (DOE) Argonne Nemzeti Laboratóriumának, a Brookhaven Nemzeti Laboratóriumnak, a Los Alamos Nemzeti Laboratóriumnak és a SLAC Nemzeti Gyorsító Laboratóriumának kutatói arról számolnak be, hogy stabil kalciumot készítettek az ilyen típusú titánérc -nanokristályokhoz. A tajvani, kínai kutatóintézetek is hozzájárultak ehhez a kutatáshoz.
A perovskit egy speciális kristályszerkezetű anyag, amely a fényelnyelés és a lumineszcencia jellemzőivel rendelkezik, és nagyon hasznos számos energiatakarékos alkalmazásban, beleértve a napelemeket és a különböző érzékelőket.
Bár a perovskit nanokristályok jelentõs jelöltet jelentenek egy új típusú LED anyaghoz, a tesztek során bizonytalannak bizonyultak. A kutatócsoport stabilizálta a nanokristályokat egy porózus szerkezetben, amelyet fém szerves keretnek vagy röviden MOF -nek neveznek. A földön található bőséges anyagok alapján, amelyeket szobahőmérsékleten gyártanak, ezek a LED-ek egy napon lehetővé teszik az olcsóbb tévékészülékek és szórakoztatóelektronikai eszközök, valamint a jobb gamma-sugárzású képalkotó berendezések használatát, sőt önvédelmet is biztosítanak az orvosi, biztonsági szkenneléshez és tudományos kutatás. Teljesítmény röntgen detektor.
& "; A stabilitási problémát úgy oldottuk meg, hogy a perovskit anyagot a MOF szerkezetébe ágyaztuk, &"; - mondta Xuedan Ma, az Argonne -i Nanomaterials Center (CNM) tudósa, a DOE User Facilities Office.&"; Kutatásaink azt mutatják, hogy ez a módszer lehetővé teszi, hogy jelentősen javítsuk a lumineszcens nanokristályok fényerejét és stabilitását."
Hsinhan Tsai, az Egyesült Államok Los Alamos Egyetemének volt JR Oppenheimer posztdoktori munkatársa hozzátette: „A perovskit nanokristályok MOF -ben való kombinálásának érdekes koncepciója por formájában bizonyított, de ez az első alkalom, hogy sikeresen integráltuk a LED sugárzó rétege. ."
A nanokristályos LED -ek előállítására tett korábbi kísérleteket gátolta a nanokristályok nem kívánt térfogatú fázisba történő lebomlása, ami miatt elvesztették a nanokristályok előnyeit, és gyengítették gyakorlati LED -es potenciáljukat. Az ömlesztett anyag milliárd atomból áll. Az olyan anyagok, mint a perovskit, nanométeres szakaszban néhány -néhány ezer atomból állnak, ezért másként viselkednek.
Új módszerükben a kutatócsoport a nanokristályokat úgy stabilizálta, hogy MOF -mátrixba gyártotta őket, akárcsak egy teniszlabdát szögesdrót -kerítéssel. Fém prekurzorként ólomcsomókat használtak a keretben, szerves anyagként pedig halogenid -sókat. A halogenid -só oldat metil -ammónium -bromidot tartalmaz, amely reagál a keretben lévő ólommal, és nanokristályokat állít össze a mátrix ólommagja körül. Mivel a mátrix elkülöníti a nanokristályokat, nem fognak kölcsönhatásba lépni és lebomlani. Ez a módszer egy oldatbevonaton alapul, amely jóval olcsóbb, mint a szervetlen LED -ek gyártásánál széles körben használt vákuumos eljárás.
A MOF stabilizált LED -ek élénkvörös, kék és zöld fényt, valamint minden fény különböző árnyalatát képesek előállítani.
Wanyi Nie, a Los Alamos Nemzeti Laboratórium Integrált Nanotechnológiai Központjának tudósa azt mondta:&"; Ebben a munkában először bebizonyítottuk, hogy a MOF -ben stabil perovskit nanokristályok fényes és stabil LED -eket hoznak létre. különböző színek. . Különféle színeket hozhatunk létre, javíthatjuk a színtisztaságot és növelhetjük a fotolumineszcenciás kvantumhozamot, ami az anyagok fényképességének mérőszáma."
A kutatócsoport az Advanced Photon Source (APS) -DOE' Argonne-i Tudományos Felhasználói Hivatalának irodáját használta az időfelbontású röntgen-abszorpciós spektroszkópia elvégzésére, amely módszer lehetővé tette számukra, hogy felfedezzék a perovskit anyagok változásait. túlóra. A kutatók nyomon tudják követni az elektromos töltések mozgását az anyagban, és megértik azokat a fontos információkat, amelyek a fény kibocsátásakor jelentkeznek.
& "Ezt csak az erőteljes egyetlen röntgenimpulzus és az APS egyedi időstruktúrája révén érhetjük el, &"; -mondta Xiaoyi Zhang, az Argonne Röntgen Tudományos Osztályának csoportvezetője.&"; Nyomon tudjuk követni a töltött részecskéket az apró perovskit kristályokban. s pozícióját."
A tartóssági vizsgálat során az anyag jól teljesít ultraibolya sugárzás, hő- és elektromos mező hatására, anélkül, hogy a fényérzékelés és a fényhatás romlása, elvesztése megtörténne, ami kulcsfontosságú feltétele a gyakorlati alkalmazásoknak, például televízióknak és sugárzás -érzékelőknek.
