Välismeedia teadete kohaselt on valgusdioodid (LED) valgustustööstuse laulmata kangelased. Need töötavad tõhusalt, hajutavad vähem soojust ja kestavad kaua. Nüüd töötavad teadlased uue materjali kallal, et muuta LED-id tarbeelektroonikas, meditsiinis ja turvalisuses tõhusamaks ja kauem vastu.
Researchers from the U.S. Department of Energy's (DOE) Argonne National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory, and SLAC National Accelerator Laboratory report that they have prepared stable calcium for such LEDs Titanite nanocrystals. Research institutes from the Taiwan region of China also contributed to this research.
Perovskiidid on spetsiaalsete kristallstruktuuridega materjalide klass, mis neelavad ja kiirgavad valgust, muutes need kasulikuks paljudes energiatõhusates rakendustes, sealhulgas päikesepatareides ja mitmesugustes detektorites.
Kuigi perovskiit nanokristallid on uut tüüpi LED-materjalide peamised kandidaadid, osutusid need katsetes ebastabiilseks. Meeskond stabiliseeris nanokristallid poorsetes struktuurides, mida tuntakse metallist orgaaniliste raamidena või lühidalt MOF-idena. Tuginedes Maa-rohketele materjalidele ja valmistatud toatemperatuuril, võivad need LED-id ühel päeval võimaldada odavamaid-telereid ja tarbeelektroonikat, paremaid gamma-kujutusseadmeid ja isegi autonoomseid süsteeme meditsiin, turvaskaneerimine ja teadusuuringud. Lülitage röntgendetektori sisse-.
"We solved the stability problem of perovskite materials by encapsulating them in MOF structures," said Xuedan Ma, a scientist at the Center for Nanoscale Materials (CNM) in Argonne, DOE's Office of User Facilities, "Our research shows that this approach enables We can dramatically improve the brightness and stability of the luminescent nanocrystals."
Hsinhan Tsai, former JR Oppenheimer postdoc at Los Alamos University, added: "The interesting concept of incorporating perovskite nanocrystals in MOFs has already been demonstrated in powder form, but this is the first time we have successfully integrated them into the emissive layer of an LED. "
Varasemaid katseid valmistada nanokristallilisi LED-e on takistanud nanokristallide lagunemine tagasi soovimatuteks massifaasideks, mis võtavad ära nanokristallide eelised ja vähendavad nende potentsiaali praktiliste LED-na. Puisteaine koosneb miljarditest aatomitest. Sellised materjalid nagu perovskiidid koosnevad mõnest kuni tuhandest nanomõõtmelisest aatomist ja käituvad seetõttu erinevalt.
Oma uue meetodi abil stabiliseeris meeskond nanokristallid, valmistades need MOF-i maatriksis, nagu okastraadiga kinnitatud tennisepall. Nad kasutasid raamistikus pliisõlmesid metallide lähteainetena ja halogeniidsooli orgaaniliste materjalidena. Halogeniidsoola lahus sisaldab metüülammooniumbromiidi, mis reageerib karkassi pliiga ja paneb maatriksis kokku nanokristallid pliisüdamike ümber. Kuna maatriks hoiab nanokristallid lahus, siis nad ei interakteeru ega lagune. Meetod põhineb ühe-lahusega katmismeetodil, mis on palju odavam kui vaakumprotsess, mida tänapäeval laialdaselt kasutatakse anorgaaniliste LED-ide valmistamiseks.
MOF{0}}stabiliseeritud LED-id suudavad toota eredat punast, sinist ja rohelist valgust ning iga valguse erinevat tooni.
"In this work, we demonstrate for the first time that perovskite nanocrystals stabilized in MOFs will create bright, stable LEDs in a variety of colors," said Wanyi Nie, a scientist at the Center for Integrated Nanotechnology at Los Alamos National Laboratory. "We can create different colors, improve color purity and increase photoluminescence quantum yield, a measure of a material's ability to emit light."
The research team used the Advanced Photon Source (APS) -- DOE's Office of Science User Facility in Argonne -- to perform time-resolved X-ray absorption spectroscopy, a technique that allowed them to discover changes in perovskite materials over time. Researchers can track the movement of charges through the material and learn important information about what happens when light is emitted.
"We can only do this with the powerful single X-ray pulse and unique temporal structure of APS," said group leader Xiaoyi Zhang in Argonne's X-ray Science Division, "We can track charged particles in tiny perovskite crystals. s position."
Vastupidavuskatsetes toimis materjal hästi UV-kiirguse, kuumuse ja elektriväljade mõjul, ilma et see halvendaks ja kaotaks oma valguse tuvastamise ja luminestsentsi efektiivsust, mis on praktiliste rakenduste (nt telerid ja kiirgusdetektorid) põhitingimus.
