Saskaņā ar ārvalstu plašsaziņas līdzekļu ziņojumiem gaismas diodes (LED) ir apgaismojuma nozares neizdziedātās varones. Tie darbojas efektīvi, izstaro mazāk siltuma un ilgst ilgu laiku. Tagad zinātnieki pēta jaunu materiālu, lai padarītu LED lietojumus plaša patēriņa elektronikā, medicīnā un drošībā efektīvāku un ilgāku kalpošanas laiku.
ASV Enerģētikas departamenta (DOE) Argonnas Nacionālās laboratorijas, Brukhāvenas Nacionālās laboratorijas, Los Alamos Nacionālās laboratorijas un SLAC Nacionālās paātrinātāju laboratorijas pētnieki ziņo, ka viņi ir sagatavojuši stabilu kalciju šāda veida LED titāna rūdas nanokritēliem. Šajā pētījumā piedalījās arī pētniecības institūti no Taivānas, Ķīnas.
Perovskite ir materiāla veids ar īpašu kristāla struktūru, kam piemīt gaismas absorbcijas un luminiscences īpašības, un tas ir ļoti noderīgs vairākos enerģijas taupīšanas lietojumos, tostarp saules baterijās un dažādos detektoros.
Lai gan perovskite nanocrystals ir galvenais kandidāts jauna veida LED materiālam, tie ir izrādījušies nestabili testos. Pētnieku grupa stabilizēja nanocrystals porainā struktūrā, ko sauc par metāla organisko ietvaru vai VM īsi. Pamatojoties uz bagātīgajiem materiāliem uz zemes un ražotiem istabas temperatūrā, šīs gaismas diodes kādu dienu var nodrošināt lētākus televizorus un plaša patēriņa elektroniku, kā arī labākas gamma staru attēlveidošanas iekārtas un pat pašaizsardzību medicīniskai, drošības skenēšanai un zinātniskiem pētījumiem. Jaudas rentgena detektors.
"Mēs atrisinājām stabilitātes problēmu, iekapsulējot perovskite materiālu FM struktūrā," sacīja Nanomateriālu centra (CNM) zinātnieks Argonnā, DOE lietotāju iekārtu birojā. "Mūsu pētījumi liecina, ka šī metode ļauj mēs varam ievērojami uzlabot luminiscējošu nanocrystal spilgtumu un stabilitāti."
Hsinhan Tsai, bijušais JR Oppenheimer pēcdoktorantūras stipendiāts Los Alamos universitātē Amerikas Savienotajās Valstīs, piebilda: "Interesantais jēdziens par perovskite nanokristalu kombinēšanu MOF ir pierādīts pulvera veidā, bet šī ir pirmā reize, kad mēs to veiksmīgi integrējam LED izstarojošajā slānī. ."
Iepriekšējos nanokristālu gaismas diodes ražošanas mēģinājumus kavēja nanokristālu degradācija atpakaļ nevēlamā tilpuma fāzē, kas lika tiem zaudēt nanokristālu priekšrocības un vājināja to potenciālu kā praktiskas gaismas diodes. Beztaras viela sastāv no miljardiem atomu. Materiāli, piemēram, perovskiti, sastāv no dažiem līdz dažiem tūkstošiem atomu nanometru stadijā, tāpēc viņi uzvedas atšķirīgi.
Savā jaunajā metodē pētnieku grupa stabilizēja nanocrystals, ražojot tos MOF matricā, tāpat kā tenisa bumbiņu piestiprina dzeloņstiepļu žogs. Viņi izmantoja svina mezglus kā metāla prekursorus un halogenīdu sāļus kā organiskos materiālus. Halogenīdu sāls šķīdums satur metilamonija bromīdu, kas reaģē ar svinu sistēmā un montē nanokristaļus ap svina serdi matricā. Tā kā matrica saglabā nanocrystals atdalījies, tie netiks mijiedarbojas un nesadalās. Šī metode ir balstīta uz šķīduma pārklājuma metodi, kas ir daudz lētāka nekā plaši izmantotais vakuuma process neorganisko LED ražošanai.
VM stabilizētas gaismas diodes var radīt spilgti sarkanu, zilu un zaļu gaismu un dažādus katras gaismas toņus.
Los Alamos Nacionālās laboratorijas Integrēto nanotehnoloģiju centra zinātnieks Wanyi Nie teica: "Šajā darbā mēs pirmo reizi esam pierādījuši, ka perovskite nanocrystals, kas ir stabils MOF, radīs spilgtas un stabilas dažādu krāsu gaismas diodes. . Mēs varam radīt dažādas krāsas, uzlabot krāsu tīrību un palielināt fotoluminiscences kvantu ražu, kas ir materiālu gaismas spējas mērs."
Pētnieku grupa izmantoja Advanced Photon Source (APS)-DOE Zinātnisko lietotāju iekārtu biroju Argonnā, lai veiktu laika ziņā atrisinātu rentgenstaru absorbcijas spektroskopiju , metodi, kas ļāva viņiem laika gaitā atklāt perovskites materiālu izmaiņas. Pētnieki var izsekot elektrisko lādiņu kustībai materiālā un saprast svarīgo informāciju, kas rodas, kad tiek izstarota gaisma.
"Mēs to varam sasniegt tikai ar spēcīgu vienīgo rentgena impulsu un unikālu APS laika struktūru," sacīja Argonnas rentgena zinātnes departamenta komandas vadītājs Xiaoyi Zhang. "Mēs varam izsekot uzlādētās daļiņas mazajos perovskites kristālos. s pozīciju."
Izturības testā materiāls labi darbojas ultravioletā starojuma, siltuma un elektriskā lauka apstākļos, nepaārdot un nezaudējot gaismas detektoru un gaismas efektivitāti, kas ir galvenais nosacījums praktiskiem lietojumiem, piemēram, televizoriem un radiācijas detektoriem.
