Σύμφωνα με αναφορές ξένων μέσων ενημέρωσης, οι δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) είναι οι άγνωστοι ήρωες της βιομηχανίας φωτισμού. Λειτουργούν αποτελεσματικά, εκπέμπουν λιγότερη θερμότητα και διαρκούν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τώρα, οι επιστήμονες μελετούν ένα νέο υλικό για να κάνουν τις εφαρμογές LED σε ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, ιατρική και ασφάλεια πιο αποτελεσματικές και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.
Ερευνητές από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) Argonne National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory και SLAC National Accelerator Laboratory αναφέρουν ότι έχουν προετοιμάσει σταθερό ασβέστιο για αυτόν τον τύπο νανοκρυστάλλων μεταλλεύματος τιτανίου LED. Στην έρευνα αυτή συνέβαλαν και ερευνητικά ινστιτούτα από την Ταϊβάν της Κίνας.
Ο Περοβσκίτης είναι ένας τύπος υλικού με ειδική κρυσταλλική δομή, το οποίο έχει τα χαρακτηριστικά της απορρόφησης φωτός και της φωταύγειας, και είναι πολύ χρήσιμο σε μια σειρά εφαρμογών εξοικονόμησης ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων των ηλιακών κυψελών και των διαφόρων ανιχνευτών.
Παρόλο που οι νανοκρύσταλλοι περοβσκίτη είναι ένας σημαντικός υποψήφιος για ένα νέο τύπο υλικού LED, έχουν αποδειχθεί ασταθείς στις δοκιμές. Η ερευνητική ομάδα σταθεροποίησε τους νανοκρυστάλλους σε μια πορώδη δομή που ονομάζεται μεταλλικό οργανικό πλαίσιο, ή MOF για συντομία. Με βάση τα άφθονα υλικά στη γη και κατασκευασμένα σε θερμοκρασία δωματίου, αυτά τα LED μπορεί κάποια μέρα να επιτρέψουν τηλεοράσεις χαμηλότερου κόστους και ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, καθώς και καλύτερο εξοπλισμό απεικόνισης με ακτίνες γάμμα, ακόμη και αυτοάμυνα για ιατρικές, σάρωση ασφαλείας και επιστημονική έρευνα. Ισχύς ανιχνευτής ακτίνων Χ.
& quot; Λύσαμε το πρόβλημα σταθερότητας εγκλωβίζοντας το υλικό του περοβσκίτη στη δομή MOF," δήλωσε ο Xuedan Ma, επιστήμονας στο Κέντρο Νανοϋλικών (CNM) στην Αργκόνη, Γραφείο Εγκαταστάσεων Χρήστη DOE." Η έρευνά μας δείχνει ότι αυτή η μέθοδος επιτρέπει Μπορούμε να βελτιώσουμε σημαντικά τη φωτεινότητα και τη σταθερότητα των φωτεινών νανοκρυστάλλων."
Ο Hsinhan Tsai, πρώην μεταδιδακτορικός συνεργάτης του JR Oppenheimer στο Πανεπιστήμιο Los Alamos των Ηνωμένων Πολιτειών, πρόσθεσε: «Η ενδιαφέρουσα ιδέα του συνδυασμού νανοκρυστάλλων περοβσκίτη σε MOF έχει αποδειχθεί σε μορφή σκόνης, αλλά είναι η πρώτη φορά που το ενσωματώνουμε με επιτυχία το στρώμα εκπομπής ενός LED. Το"
Οι προηγούμενες προσπάθειες κατασκευής νανοκρυσταλλικών LED παρεμποδίστηκαν από την υποβάθμιση των νανοκρυστάλλων πίσω σε μια ανεπιθύμητη φάση όγκου, γεγονός που τους έκανε να χάσουν τα πλεονεκτήματα των νανοκρυστάλλων και εξασθένησαν τις δυνατότητές τους ως πρακτικά LED. Η μαζική ύλη αποτελείται από δισεκατομμύρια άτομα. Υλικά όπως οι περοβσκίτες αποτελούνται από μερικές έως μερικές χιλιάδες άτομα στο στάδιο των νανομέτρων, οπότε συμπεριφέρονται διαφορετικά.
Στη νέα τους μέθοδο, η ερευνητική ομάδα σταθεροποίησε τους νανοκρυστάλλους κατασκευάζοντάς τους σε μια μήτρα MOF, όπως ακριβώς μια μπάλα τένις σφίγγεται από ένα φράχτη συρματοπλέγματος. Χρησιμοποιούσαν κόμβους μολύβδου στο πλαίσιο ως πρόδρομα μέταλλο και άλατα αλογονιδίων ως οργανικά υλικά. Το διάλυμα άλατος αλογονιδίου περιέχει βρωμιούχο μεθυλο αμμώνιο, το οποίο αντιδρά με τον μόλυβδο στο πλαίσιο και συγκεντρώνει νανοκρυστάλλους γύρω από τον πυρήνα μολύβδου στη μήτρα. Δεδομένου ότι η μήτρα διατηρεί τους νανοκρυστάλλους χωριστούς, δεν θα αλληλεπιδρούν και θα υποβαθμίζονται. Αυτή η μέθοδος βασίζεται σε μια μέθοδο επικάλυψης διαλύματος, η οποία είναι πολύ φθηνότερη από την ευρέως χρησιμοποιούμενη διαδικασία κενού για την κατασκευή ανόργανων LED.
Οι σταθεροποιημένες λυχνίες LED με MOF μπορούν να παράγουν έντονο κόκκινο, μπλε και πράσινο φως και διαφορετικές αποχρώσεις κάθε φωτός.
Ο Wanyi Nie, επιστήμονας στο Κέντρο Ολοκληρωμένης Νανοτεχνολογίας στο Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos, δήλωσε:" Σε αυτήν την εργασία, αποδείξαμε για πρώτη φορά ότι οι περοβσκίτες νανοκρυστάλλοι που είναι σταθεροί στο MOF θα δημιουργήσουν φωτεινά και σταθερά LEDs διάφορα χρώματα. Το Μπορούμε να δημιουργήσουμε διαφορετικά χρώματα, να βελτιώσουμε την καθαρότητα του χρώματος και να αυξήσουμε την κβαντική απόδοση φωτοφωταύγειας, που είναι ένα μέτρο της φωτεινής ικανότητας των υλικών."
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε το Γραφείο Επιστημονικών Εγκαταστάσεων Προηγμένου Φωτονίου (APS) -DOE' στην Αργόννη για να εκτελέσει φασματοσκοπία απορρόφησης ακτίνων Χ με χρονική επίλυση, μια τεχνική που τους επέτρεψε να ανακαλύψουν αλλαγές στα υλικά του perovskite στο περασμα του χρονου. Οι ερευνητές μπορούν να παρακολουθούν την κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων στο υλικό και να κατανοούν τις σημαντικές πληροφορίες που προκύπτουν όταν εκπέμπεται φως.
& quot; Μπορούμε να το πετύχουμε αυτό μόνο μέσω του ισχυρού παλμού ακτίνων Χ και της μοναδικής χρονικής δομής του APS," δήλωσε ο Xiaoyi Zhang, ο επικεφαλής της ομάδας του τμήματος επιστήμης ακτίνων Χ της Αργόννης." Μπορούμε να παρακολουθήσουμε τα φορτισμένα σωματίδια στους μικροσκοπικούς κρυστάλλους του perovskite. s θέση."
Στη δοκιμή αντοχής, το υλικό λειτουργεί καλά κάτω από υπεριώδη ακτινοβολία, θερμότητα και ηλεκτρικό πεδίο χωρίς υποβάθμιση και απώλεια της ανίχνευσης φωτός και της φωτεινής απόδοσής του, η οποία αποτελεί βασική προϋπόθεση για πρακτικές εφαρμογές όπως τηλεοράσεις και ανιχνευτές ακτινοβολίας.
