Według doniesień zagranicznych mediów, diody elektroluminescencyjne (LED) to niedoceniani bohaterowie branży oświetleniowej. Działają wydajnie, emitują mniej ciepła i działają przez długi czas. Obecnie naukowcy badają nowy materiał, który ma sprawić, że zastosowania diod LED w elektronice użytkowej, medycynie i bezpieczeństwie będą bardziej efektywne i wydłużone.
Naukowcy z amerykańskiego Departamentu Energii (DOE) Argonne National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory i SLAC National Accelerator Laboratory donoszą, że przygotowali stabilny wapń dla tego typu nanokryształów rudy tytanu LED. Wkład w badania wniosły również instytuty badawcze z Tajwanu w Chinach.
Perowskit to rodzaj materiału o specjalnej strukturze krystalicznej, który ma właściwości pochłaniania światła i luminescencji i jest bardzo przydatny w szeregu zastosowań energooszczędnych, w tym w ogniwach słonecznych i różnych detektorach.
Chociaż nanokryształy perowskitu są głównym kandydatem na nowy rodzaj materiału LED, w testach okazały się niestabilne. Zespół badawczy ustabilizował nanokryształy w porowatej strukturze zwanej metaloorganiczną strukturą, w skrócie MOF. Bazując na obfitych materiałach na Ziemi i wytwarzanych w temperaturze pokojowej, diody te mogą pewnego dnia umożliwić tańsze telewizory i elektronikę użytkową, a także lepszy sprzęt do obrazowania promieniami gamma, a nawet samoobronę w medycynie, skanowaniu bezpieczeństwa i badania naukowe. Detektor promieniowania rentgenowskiego mocy.
& quot;Rozwiązaliśmy problem stabilności poprzez enkapsulację materiału perowskitowego w strukturze MOF," powiedział Xuedan Ma, naukowiec z Centrum Nanomateriałów (CNM) w Argonne, DOE User Facilities Office."Nasze badania pokazują, że ta metoda pozwala nam znacznie poprawić jasność i stabilność luminescencyjnych nanokryształów.&cyt;
Hsinhan Tsai, były stypendysta podoktorancki JR Oppenheimer na Uniwersytecie Los Alamos w Stanach Zjednoczonych, dodał: „Ciekawa koncepcja łączenia nanokryształów perowskitu w MOF została udowodniona w postaci proszku, ale po raz pierwszy udało nam się ją zintegrować z emitująca warstwa diody LED. .&cyt;
Wcześniejsze próby produkcji nanokrystalicznych diod LED były utrudnione przez degradację nanokryształów z powrotem do niepożądanej fazy objętościowej, co spowodowało utratę zalet nanokryształów i osłabienie ich potencjału jako praktycznych diod LED. Materia nasypowa składa się z miliardów atomów. Materiały takie jak perowskity składają się z kilku do kilku tysięcy atomów w stopniu nanometrycznym, więc zachowują się inaczej.
W swojej nowej metodzie zespół badawczy ustabilizował nanokryształy, wytwarzając je w matrycy MOF, tak jak piłka tenisowa jest zaciśnięta na ogrodzeniu z drutu kolczastego. Wykorzystali węzły wiodące w konstrukcji jako prekursory metali, a sole halogenkowe jako materiały organiczne. Roztwór soli halogenkowej zawiera bromek metyloamonowy, który reaguje z ołowiem w szkielecie i tworzy nanokryształy wokół rdzenia ołowiu w osnowie. Ponieważ matryca oddziela nanokryształy, nie będą one oddziaływać i ulegać degradacji. Metoda ta opiera się na metodzie powlekania roztworem, która jest znacznie tańsza niż szeroko stosowany proces próżniowy do produkcji nieorganicznych diod LED.
Stabilizowane diody LED MOF mogą wytwarzać jasne czerwone, niebieskie i zielone światło oraz różne odcienie każdego światła.
Wanyi Nie, naukowiec z Center for Integrated Nanotechnology w Los Alamos National Laboratory, powiedział:"W tej pracy po raz pierwszy wykazaliśmy, że nanokryształy perowskitu, które są stabilne w MOF, będą tworzyć jasne i stabilne diody LED różne kolory. . Możemy tworzyć różne kolory, poprawiać czystość kolorów i zwiększać wydajność kwantową fotoluminescencji, która jest miarą światłości materiałów.&cyt;
Zespół badawczy wykorzystał Advanced Photon Source (APS)-DOE's Office of Scientific User Facilities w Argonne – do wykonania czasowo-rozdzielczej absorpcyjnej spektroskopii rentgenowskiej, techniki, która pozwoliła im odkryć zmiany w materiałach perowskitowych nadgodziny. Naukowcy mogą śledzić ruch ładunków elektrycznych w materiale i rozumieć ważne informacje, które pojawiają się, gdy emitowane jest światło.
& quot;Możemy to osiągnąć tylko poprzez potężny pojedynczy impuls rentgenowski i unikalną strukturę czasową APS," powiedział Xiaoyi Zhang, kierownik zespołu w Departamencie Badań Rentgenowskich Argonne."Możemy śledzić naładowane cząstki w maleńkich kryształach perowskitu. pozycji.&cyt;
W teście trwałości materiał dobrze radzi sobie w promieniowaniu ultrafioletowym, cieple i polu elektrycznym bez degradacji i utraty zdolności wykrywania światła i skuteczności świetlnej, co jest kluczowym warunkiem w zastosowaniach praktycznych, takich jak telewizory i detektory promieniowania.
