Remiantis užsienio žiniasklaidos pranešimais, šviesos diodai (LED) yra neapšviesti apšvietimo pramonės herojai. Jie veikia efektyviai, išskiria mažiau šilumos ir tarnauja ilgai. Dabar mokslininkai studijuoja naują medžiagą, kad LED taikymas buitinėje elektronikoje, medicinoje ir saugume būtų efektyvesnis ir ilgesnis.
Tyrėjai iš JAV energetikos departamento (DOE) Argonne nacionalinės laboratorijos, Brookhaveno nacionalinės laboratorijos, Los Alamos nacionalinės laboratorijos ir SLAC nacionalinės akceleratoriaus laboratorijos praneša, kad jie paruošė stabilų kalcį tokio tipo LED titano rūdos nanokristalams. Prie šio tyrimo prisidėjo ir Taivano, Kinijos tyrimų institutai.
Perovskitas yra medžiagos rūšis, turinti ypatingą kristalinę struktūrą, pasižyminti šviesos sugerties ir liuminescencijos savybėmis ir labai naudinga daugelyje energijos taupymo programų, įskaitant saulės elementus ir įvairius detektorius.
Nors perovskito nanokristalai yra pagrindinis kandidatas į naujo tipo LED medžiagą, bandymų metu jie pasirodė esą nestabilūs. Tyrimo grupė stabilizavo nanokristalus akytoje struktūroje, vadinamoje metaline organine sistema arba trumpai - MOF. Remiantis gausia medžiaga žemėje ir pagaminta kambario temperatūroje, šie šviesos diodai vieną dieną gali įgalinti pigesnius televizorius ir buitinę elektroniką, taip pat geresnę gama spindulių vaizdavimo įrangą ir netgi savigyną medicinos, saugumo nuskaitymui ir moksliniai tyrimai. Galios rentgeno detektorius.
& "; Stabilumo problemą išsprendėme įterpdami perovskito medžiagą į MOF struktūrą, &"; sakė Xuedanas Ma, Nanomedžiagų centro (CNM) Argonne, DOE naudotojo paslaugų biuro, mokslininkas.&"; Mūsų tyrimai rodo, kad šis metodas leidžia mums žymiai pagerinti liuminescencinių nanokristalų ryškumą ir stabilumą."
Hsinhanas Tsai, buvęs JR Oppenheimerio doktorantas Los Andželo universitete JAV, pridūrė: „Įdomi perovskito nanokristalų derinimo MOF koncepcija buvo įrodyta miltelių pavidalu, tačiau tai yra pirmas kartas, kai sėkmingai jį integruojame šviesos diodo skleidžiamasis sluoksnis. ."
Ankstesniems bandymams gaminti nanokristalinius šviesos diodus trukdė nanokristalų skilimas atgal į nepageidaujamą tūrio fazę, dėl ko jie prarado nanokristalų pranašumus ir susilpnino jų, kaip praktiškų šviesos diodų, galimybes. Masinę medžiagą sudaro milijardai atomų. Tokias medžiagas kaip perovskitai nanometro stadijoje sudaro nuo kelių iki kelių tūkstančių atomų, todėl jie elgiasi skirtingai.
Taikydami naują metodą, tyrimo grupė stabilizavo nanokristalus, padarydama juos MOF matricoje, kaip teniso kamuoliuką užspaudžia spygliuota viela. Sistemoje jie naudojo švino mazgus kaip metalo pirmtakus ir halogenidų druskas kaip organines medžiagas. Halogenido druskos tirpale yra metilo amonio bromido, kuris reaguoja su švinu rėmelyje ir surenka nanokristalus aplink matricos švino šerdį. Kadangi matrica palaiko nanokristalus atskirai, jie nesąveikaus ir nesuyra. Šis metodas pagrįstas tirpalo dengimo metodu, kuris yra daug pigesnis nei plačiai naudojamas vakuuminis procesas neorganiniams šviesos diodams gaminti.
MOF stabilizuoti šviesos diodai gali skleisti ryškiai raudoną, mėlyną ir žalią šviesą ir skirtingus kiekvienos šviesos atspalvius.
Wanyi Nie, Los Alamos nacionalinės laboratorijos integruoto nanotechnologijų centro mokslininkas, sakė:&"; Šiame darbe mes pirmą kartą parodėme, kad perovskito nanokristaliai, kurie yra stabilūs MOF, sukurs šviesius ir stabilius šviesos diodus įvairių spalvų. . Mes galime sukurti skirtingas spalvas, pagerinti spalvų grynumą ir padidinti fotoliuminescencijos kvantinį derlių, kuris yra medžiagų šviesos gebėjimo matas."
Tyrimo grupė naudojo Išplėstinį fotonų šaltinį (APS) -DOE' Mokslinių naudotojų tarnybų tarnybą Argonne, kad atliktų laiko išskaidytą rentgeno absorbcijos spektroskopiją-metodą, leidusį atrasti perovskito medžiagų pokyčius. su laiku. Mokslininkai gali sekti elektros krūvių judėjimą medžiagoje ir suprasti svarbią informaciją, kuri atsiranda skleidžiant šviesą.
& "Tai galime pasiekti tik per galingą vieną rentgeno spindulių impulsą ir unikalią APS laiko struktūrą, &"; sakė Argonne rentgeno mokslo skyriaus vadovas Xiaoyi Zhang.&"Mes galime sekti įkrautas daleles mažuose perovskito kristaluose. s pozicija."
Atliekant ilgaamžiškumo testą, medžiaga veikia gerai veikiant ultravioletinei spinduliuotei, šilumai ir elektriniam laukui, nesumažėja ir nepraranda šviesos aptikimo bei šviesos efektyvumo, o tai yra pagrindinė sąlyga praktiniam naudojimui, pavyzdžiui, televizoriams ir radiacijos detektoriams.
