Yabancı basında çıkan haberlere göre, ışık-yayan diyotlar (LED'ler), aydınlatma sektörünün görünmeyen kahramanlarıdır. Verimli çalışırlar, daha az ısı yayarlar ve uzun süre dayanırlar. Şimdi bilim adamları, tüketici elektroniği, tıp ve güvenlik alanındaki uygulamalar için LED'leri daha verimli ve daha uzun ömürlü hale getirmek için yeni bir malzeme üzerinde çalışıyorlar.
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.
Perovskitler, ışığı emen ve yayan özel kristal yapılara sahip bir malzeme sınıfıdır, bu da onları güneş pilleri ve çeşitli dedektörler dahil olmak üzere çeşitli enerji-verimli uygulamalarda faydalı kılar.
Perovskite nanokristaller, yeni bir LED malzemesi türü için başlıca adaylar olsa da, testlerde kararsız olduklarını kanıtladılar. Ekip, nanokristalleri metal organik çerçeveler veya kısaca MOF'ler olarak bilinen gözenekli yapılarda stabilize etti. Yeryüzünde bol miktarda malzeme bulunan ve oda sıcaklığında üretilen bu LED'ler, günün birinde daha düşük maliyetli TV'ler ve tüketici elektroniği, daha iyi gama-ray görüntüleme cihazları ve hatta otonom sistemler sağlayabilir. tıp, güvenlik taraması ve bilimsel araştırma. X-ışın dedektörüne güç verin.
"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. "
Nanokristal LED'leri üretmeye yönelik önceki girişimler, nanokristallerin istenmeyen yığın fazlarına geri bozulmasıyla engellenmiştir, bu da nanokristallerin avantajlarını ortadan kaldırır ve pratik LED'ler olarak potansiyellerini azaltır. Yığın madde milyarlarca atomdan oluşur. Perovskitler gibi malzemeler nano ölçekte birkaç ila binlerce atomdan oluşur ve bu nedenle farklı davranırlar.
Ekip, yeni yönteminde, nanokristalleri, dikenli telle kenetlenen bir tenis topu gibi bir MOF matrisinde üreterek stabilize etti. Metal öncüler olarak çerçevedeki kurşun düğümleri ve organik malzemeler olarak halojenür tuzları kullandılar. Halojenür tuzu çözeltisi, çerçevedeki kurşun ile reaksiyona giren ve matristeki kurşun çekirdeklerin etrafında nanokristalleri bir araya getiren metilamonyum bromür içerir. Matris nanokristalleri ayrı tuttuğu için etkileşime girmez ve bozulmazlar. Yöntem, günümüzde inorganik LED'ler yapmak için yaygın olarak kullanılan vakum işleminden çok daha ucuz olan tek bir çözümle kaplama yöntemine dayanmaktadır.
MOF-stabilize LED'ler, parlak kırmızı, mavi ve yeşil ışık ve her ışığın farklı tonlarını üretebilir.
"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."
Dayanıklılık testlerinde malzeme, UV radyasyonu, ısı ve elektrik alanları altında bozulmadan ve ışık algılama ve lüminesans verimini kaybetmeden iyi performans gösterdi; bu, televizyonlar ve radyasyon dedektörleri gibi pratik uygulamalar için kilit bir koşul.
