Podľa správ zahraničných médií sú diódy vyžarujúce svetlo (LED) neoslávenými hrdinami svetelného priemyslu. Pracujú efektívne, vyžarujú menej tepla a vydržia dlho. Vedci teraz študujú nový materiál, aby boli aplikácie LED v spotrebnej elektronike, medicíne a bezpečnosti efektívnejšie a predĺžili životnosť.
Vedci z amerického ministerstva energetiky (DOE) Argonne National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory a SLAC National Accelerator Laboratory uvádzajú, že pripravili stabilný vápnik pre tento typ nanokryštálov rudy LED Titan. K tomuto výskumu prispeli aj výskumné ústavy z čínskeho Taiwanu.
Perovskit je druh materiálu so špeciálnou kryštálovou štruktúrou, ktorý má vlastnosti absorpcie svetla a luminiscencie a je veľmi užitočný v sérii aplikácií šetriacich energiu, vrátane solárnych článkov a rôznych detektorov.
Napriek tomu, že perovskitové nanokryštály sú hlavným kandidátom na nový typ LED materiálu, v testoch sa ukázali ako nestabilné. Výskumný tím stabilizoval nanokryštály v poréznej štruktúre nazývanej kovový organický rámec alebo skrátene MOF. Na základe bohatých materiálov na Zemi a vyrábaných pri izbovej teplote môžu tieto LED diódy jedného dňa umožniť lacnejšie televízory a spotrebnú elektroniku, ako aj lepšie zariadenia na zobrazovanie gama žiarením a dokonca aj sebaobranu pre lekárske, bezpečnostné skenovanie a vedecký výskum. Výkonný röntgenový detektor.
& "Problém stability sme vyriešili zapuzdrením perovskitového materiálu do štruktúry MOF, &"; povedal Xuedan Ma, vedec z Centra pre nanomateriály (CNM) v Argonne, kancelária DOE pre užívateľské zariadenia." Náš výskum ukazuje, že táto metóda umožňuje výrazne zlepšiť jas a stabilitu luminiscenčných nanokryštálov."
Hsinhan Tsai, bývalý postdoktorand JR Oppenheimer na Los Alamos University v USA, dodal: „Zaujímavý koncept kombinovania perovskitových nanokryštálov v MOF bol preukázaný v práškovej forme, ale toto je prvýkrát, čo sme ho úspešne integrovali do emitujúca vrstva diódy LED. ."
Predchádzajúce pokusy o výrobu nanokryštalických diód LED bránila degradácia nanokryštálov späť do nežiaducej objemovej fázy, kvôli ktorej stratili výhody nanokryštálov a oslabili ich potenciál ako praktických diód LED. Hromadná hmota sa skladá z miliárd atómov. Materiály ako perovskity sa skladajú z niekoľkých až niekoľkých tisíc atómov v nanometrovom štádiu, takže sa správajú odlišne.
Vo svojej novej metóde výskumný tím stabilizoval nanokryštály tým, že ich vyrobil v matrici MOF, rovnako ako je tenisová loptička upnutá plotom z ostnatého drôtu. Olovnaté uzly v rámci používali ako prekurzory kovov a halogenidové soli ako organické materiály. Roztok halogenidovej soli obsahuje metylamóniumbromid, ktorý reaguje s olovom v kostre a zhromažďuje nanokryštály okolo jadra olova v matrici. Pretože matrica udržuje nanokryštály oddelené, nebudú interagovať a degradovať. Táto metóda je založená na metóde nanášania roztoku, ktorá je oveľa lacnejšia ako široko používaný vákuový proces na výrobu anorganických diód LED.
Stabilizované diódy LED MOF môžu produkovať jasne červené, modré a zelené svetlo a rôzne odtiene každého svetla.
Wanyi Nie, vedec z Centra integrovanej nanotechnológie v Národnom laboratóriu Los Alamos, povedal:" V tejto práci sme prvýkrát ukázali, že perovskitové nanokryštály, ktoré sú stabilné v MOF, vytvoria jasné a stabilné diódy LED rôzne farby. . Môžeme vytvárať rôzne farby, zlepšovať čistotu farieb a zvyšovať kvantový výťažok fotoluminiscencie, čo je mierou svetelnej schopnosti materiálov."
Výskumný tím použil Advanced Photon Source (APS) -DOE' s Office of Scientific User Facilities in Argonne-na vykonanie časovo rozlíšenej röntgenovej absorpčnej spektroskopie, techniky, ktorá im umožnila objaviť zmeny v perovskitových materiáloch časom. Vedci môžu sledovať pohyb elektrických nábojov v materiáli a porozumieť dôležitým informáciám, ktoré sa vyskytujú pri vyžarovaní svetla.
& "To môžeme dosiahnuť iba pomocou silného röntgenového impulzu a jedinečnej časovej štruktúry APS, &"; povedal Xiaoyi Zhang, vedúci tímu oddelenia röntgenovej vedy v Argonne.&"Môžeme sledovať nabité častice v malých kryštáloch perovskitu. s pozícia."
V teste trvanlivosti materiál dobre funguje pod ultrafialovým žiarením, teplom a elektrickým poľom bez degradácie a straty detekcie svetla a svetelnej účinnosti, čo je kľúčovou podmienkou pre praktické aplikácie, ako sú televízory a detektory žiarenia.
