Nylig ledet det amerikanske energidepartementet (DOE) ved Argonne National Laboratory i Lemont, Illinois utviklingen av et viktig LED-materiale.
Forskerne i reformlaboratoriet sa: "Lysdioder er svært effektive, avgir mindre varme og varer lenge." "Forskere studerer nye materialer for å gjøre lysdioder mer effektive og lengre levetid, og bruke dem på forbrukerelektronikk, medisin og sikkerhetsfelt."
Forskere og partnere fra Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory og SLAC National Accelerator Laboratory rapporterer at de har utarbeidet stabile perovskite nanokrystaller for denne LED-lampen.
"Nature Photonics" publiserte en artikkel som beskriver gruppens arbeid. "Vår forskning viser at denne metoden gjør at vi i stor grad kan forbedre lysstyrken og stabiliteten til lysende nanokrystaller," kommenterte Xuedan Ma, en forsker ved Argonne Nanomaterials Center.
Perovskite nanokrystaller er de viktigste kandidatene til en ny type LED-materiale. Men i lang tid viste det seg å være ustabilt i testing.
Forskerteamet stabiliserte nanokrystallene i en porøs struktur kalt et organisk rammeverk av metall (MOF).
Basert på de rikelige materialene på jorden og produsert ved romtemperatur, kan disse lysdiodene en dag muliggjøre rimelige TV-er og forbrukerelektronikk, samt bedre gammastråleavbildningsutstyr, selv for medisin, sikkerhetsskanning og vitenskap. Undersøkte selvdrevet røntgendetektor.
«Vi løste stabilitetsproblemet ved å innkapsle perovskite-materialet i MOF-strukturen», sier en forsker ved Argonne Center for Nanomaterials (CNM), kontor for det amerikanske energidepartementets kontor for vitenskapelige brukerfasiliteter. "Vår forskning viser at denne metoden kan bidra til å forbedre lysstyrken og stabiliteten til lysende nanokrystaller."
"Driftskonseptet med å kombinere perovskite nanokrystaller i MOF har blitt bevist i pulverform, men dette er første gang vi har integrert det i utslippslaget til en LED."
Tidligere forsøk på å produsere nanokrystallinske lysdioder ble hindret av nedbrytning av nanokrystaller tilbake til en uønsket volumfase, og mistet fordelene med nanokrystaller og svekket deres potensial som praktiske lysdioder.
Bulk materie består vanligvis av milliarder av atomer. Materialer som perovskites består av noen få til noen få tusen atomer i nanometerstadiet, så de oppfører seg annerledes.
I sin nye metode stabiliserte forskerteamet nanokrystallene ved å lage nanokrystaller i en matrise av MOF, som de beskrev som "som en tennisball fanget av en piggtråd." De brukte blynoder i rammeverket som metallforløpere og halidesalter som organiske materialer.
Halide saltoppløsningen inneholder metylammoniumbromid, som reagerer med blyet i rammen for å montere nanokrystaller rundt blykjernen i matrisen.
Matrisen holder nanokrystallene separert, slik at de ikke samhandler og forringes. Denne metoden er basert på en løsningsbeleggmetode, som er mye billigere enn den mye brukte vakuumprosessen for produksjon av uorganiske lysdioder.
MOF stabile lysdioder kan produsere sterkt rødt, blått og grønt lys, samt forskjellige nyanser av hvert lys.
Wani Nie, forsker ved Center for Integrated Nanotechnology ved Los Alamos National Laboratory, sa: "I dette arbeidet har vi for første gang demonstrert at perovskite nanokrystaller som er stabile i MOF, vil skape lyse og stabile farger i forskjellige farger. led." "Vi kan lage forskjellige farger, forbedre fargerenhet og øke kvanteutbyttet for fotoluminescens. Dette er et mål på materialets lysende evne.
Forskerteamet brukte en avansert fotonkilde (APS) for tids løst røntgenabsorpsjonsspektroskopi, en teknikk som tillot dem å oppdage endringer i perovskite materialer over tid. Forskere kan spore bevegelsen av elektriske ladninger gjennom materialet og forstå viktig informasjon som oppstår når lys slippes ut.
