Ifølge utenlandske medierapporter er lysdioder (LED) de ukjente heltene i belysningsindustrien. De løper effektivt, avgir mindre varme og varer lenge. Nå studerer forskere et nytt materiale for å gjøre LED-applikasjoner innen forbrukerelektronikk, medisin og sikkerhet mer effektiv og lengre levetid.
Forskere fra U.S. Department of Energy (DOE) Argonne National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory og SLAC National Accelerator Laboratory rapporterer at de har utarbeidet stabilt kalsium for denne typen LED Titanium malm nanokrystaller. Forskningsinstitutter fra Taiwan, Kina bidro også til denne forskningen.
Perovskite er en type materiale med en spesiell krystallstruktur, som har egenskapene til lysabsorpsjon og luminescens, og er veldig nyttig i en rekke energibesparende applikasjoner, inkludert solceller og ulike detektorer.
Selv om perovskite nanokrystaller er en stor kandidat for en ny type LED-materiale, har de vist seg å være ustabile i tester. Forskerteamet stabiliserte nanokrystallene i en porøs struktur kalt et organisk rammeverk av metall, eller MOF for kort. 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, og til og med selvforsvar for medisinsk, sikkerhetsskanning og vitenskapelig forskning. Røntgendetektor for strøm.
"Vi løste stabilitetsproblemet ved å innkapsle perovskitematerialet i MOF-strukturen," sa Xuedan Ma, en forsker ved Center for Nanomaterials (CNM) i Argonne, DOE User Facilities Office. " Vår forskning viser at denne metoden gjør det mulig Vi kan i stor grad forbedre lysstyrken og stabiliteten til lysende nanokrystaller."
Hsinhan Tsai, en tidligere jr Oppenheimer postdoktor ved Los Alamos University i USA, la til: "Det interessante konseptet med å kombinere perovskite nanokrystaller i MOF har blitt bevist i pulverform, men dette er første gang vi har integrert det i det avgivende laget av en LED. ."
Tidligere forsøk på å produsere nanokrystallinske lysdioder ble hindret av nedbrytning av nanokrystaller tilbake til en uønsket volumfase, noe som fikk dem til å miste fordelene med nanokrystaller og svekket deres potensial som praktiske lysdioder. Bulk materie består 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 fremstille dem i en matrise av MOF, akkurat som en tennisball klemmes av et piggtrådgjerde. De brukte blynoder i rammeverket som metallforløpere og halidesalter som organiske materialer. Halide saltoppløsningen inneholder metylammoniumbromid, som reagerer med blyet i rammen og monterer nanokrystaller rundt blykjernen i matrisen. Siden matrisen holder nanokrystallene skilt, vil de ikke samhandle og forringes. Denne metoden er basert på en løsningsbeleggmetode, som er mye billigere enn den mye brukte vakuumprosessen for produksjon av uorganiske lysdioder.
MOF-stabiliserte lysdioder kan produsere sterkt rødt, blått og grønt lys og forskjellige nyanser av hvert lys.
Wanyi Nie, en 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 lysdioder av forskjellige farger. . . Vi kan skape forskjellige farger, forbedre fargerenhet og øke kvanteutbyttet for fotoluminescens, som er et mål på materialets lysende evne.
Forskerteamet brukte Advanced Photon Source (APS)-DOEs Office of Scientific User Facilities i Argonne-for å utføre tidsavklart røntgenabsorpsjonsspektroskopi, en teknikk som tillot dem å oppdage endringer i perovskite materialer over tid. Forskere kan spore bevegelsen av elektriske ladninger i materialet og forstå den viktige informasjonen som oppstår når lys slippes ut.
«Vi kan bare oppnå dette gjennom den kraftige enkeltstrålepulsen og den unike tidsstrukturen til APS», sier Xiaoyi Zhang, teamleder for røntgenvitenskapsavdelingen i Argonne. " Vi kan spore de ladede partiklene i de små perovskite krystallene. posisjon."
I holdbarhetstesten utfører materialet godt under ultrafiolett stråling, varme og elektrisk felt uten nedbrytning og tap av lysdeteksjon og lysende effektivitet, noe som er en nøkkelbetingelse for praktiske bruksområder som TV og strålingsdetektorer.
