Välismeedia teatel on valgusdioodid (LED) valgustustööstuse laulmata kangelased. Nad töötavad tõhusalt, eraldavad vähem soojust ja kestavad kaua. Nüüd uurivad teadlased uut materjali, et muuta LED -rakendused tarbeelektroonikas, meditsiinis ja turvalisuses tõhusamaks ja pikemaks elueaks.
Teadlased USA energeetikaministeeriumist (DOE) Argonne National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory ja SLAC National Accelerator Laboratory teatasid, et nad on valmistanud stabiilset kaltsiumi seda tüüpi LED -titaanimaakanokristallide jaoks. Sellesse uuringusse aitasid kaasa ka Hiina, Taiwani uurimisinstituudid.
Perovskiit on erilise kristallstruktuuriga materjalitüüp, millel on valguse neeldumise ja luminestsentsi omadused ning mis on väga kasulik energiasäästlike rakenduste, sealhulgas päikesepatareide ja erinevate detektorite jaoks.
Kuigi perovskiidi nanokristallid on uut tüüpi LED -materjalide peamine kandidaat, on need testides osutunud ebastabiilseks. Uurimisrühm stabiliseeris nanokristallid poorses struktuuris, mida nimetatakse metallist orgaaniliseks raamistikuks või lühidalt MOF -iks. Maal leiduvate ja toatemperatuuril toodetud materjalide põhjal võivad need valgusdioodid ühel päeval võimaldada odavamaid telereid ja olmeelektroonikat, samuti paremaid gammakiirguse seadmeid ja isegi enesekaitset meditsiiniliseks, turvaskaneerimiseks ja teaduslikud uuringud. Võimsusröntgenidetektor.
& "Lahendasime stabiilsusprobleemi, kapseldades perovskiitmaterjali MOF -i struktuuri, &"; ütles Xuedan Ma, DOE kasutajate rajatiste büroo Argonne'i nanomaterjalide keskuse (CNM) teadlane.&"Meie uuringud näitavad, et see meetod võimaldab meil oluliselt parandada luminestseeruvate nanokristallide heledust ja stabiilsust."
Hsinhan Tsai, endine JR Oppenheimeri järeldoktor USA Los Alamose ülikoolis, lisas: „Huvitav kontseptsioon perovskiidi nanokristallide ühendamiseks MOF -is on tõestatud pulbri kujul, kuid see on esimene kord, kui oleme selle edukalt integreerinud valgusdioodi kiirgav kiht. ."
Varasemaid katseid nanokristallilisi LED -e toota takistas nanokristallide lagunemine soovimatuks mahufaasiks, mille tõttu nad kaotasid nanokristallide eelised ja nõrgendasid nende potentsiaali praktiliste valgusdioodidena. Puistematerjal koosneb miljarditest aatomitest. Sellised materjalid nagu perovskiidid koosnevad nanomeetri staadiumis mõnest kuni paarist tuhandest aatomist, seega käituvad nad erinevalt.
Uues meetodis stabiliseeris uurimisrühm nanokristalle, valmistades need MOF -i maatriksisse, nagu tennisepall oleks okastraataiaga kinnitatud. Nad kasutasid raamistikus pliisõlmi metalli eelkäijatena ja halogeniidsooli orgaaniliste materjalidena. Haliidsoola lahus sisaldab metüülammooniumbromiidi, mis reageerib raamistikus oleva pliiga ja paneb maatriksis pliisüdamiku ümber kokku nanokristallid. Kuna maatriks hoiab nanokristalle eraldatuna, siis need ei suhtle ega lagune. See meetod põhineb lahuse katmise meetodil, mis on palju odavam kui laialt kasutatav vaakumprotsess anorgaaniliste LED -ide tootmiseks.
MOF -i stabiliseeritud LED -id võivad tekitada eredat punast, sinist ja rohelist valgust ning iga valguse erinevat tooni.
Wanyi Nie, Los Alamose riikliku labori integreeritud nanotehnoloogia keskuse teadlane, ütles:&"Selles töös oleme esimest korda näidanud, et MOF -is stabiilsed perovskiit -nanokristallid loovad heledad ja stabiilsed LED -id erinevaid värve. . Saame luua erinevaid värve, parandada värvide puhtust ja suurendada fotoluminestsentsi kvantsaaki, mis on materjalide valgusvõime näitaja."
Uurimisrühm kasutas ajaliselt lahendatud röntgenikiirguse neeldumisspektroskoopia läbiviimiseks täiustatud fotoni allika (APS) -DOE' Argonne'i teadusasutuste kontorit, mis võimaldas neil avastada muutusi perovskiitmaterjalides üle aja. Teadlased saavad jälgida elektrilaengute liikumist materjalis ja mõista olulist teavet, mis tekib valguse eraldumisel.
& "Seda saame saavutada ainult võimsa ühe röntgenimpulsi ja APS-i ainulaadse ajastruktuuri abil, &"; ütles Argonne'i röntgeniteaduse osakonna meeskonnajuht Xiaoyi Zhang.&"; Me saame jälgida pisikeste perovskiidi kristallide laetud osakesi. s positsioon."
Vastupidavuse testis toimib materjal hästi ultraviolettkiirguse, soojus- ja elektrivälja tingimustes, ilma et see halveneks ja kaotaks valguse tuvastamist ja valgustugevust, mis on võtmetingimuseks praktilistes rakendustes, nagu televiisorid ja kiirgusandurid.
