Segons informes de mitjans estrangers, els-díodes emissors de llum (LED) són els herois no reconeguts de la indústria de la il·luminació. Funcionen de manera eficient, dissipen menys calor i duren molt de temps. Ara, els científics estan treballant en un nou material per fer que els LED siguin més eficients i durin més per a aplicacions en electrònica de consum, medicina i seguretat.
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.
Les perovskites són una classe de materials amb estructures cristal·lines especials que absorbeixen i emeten llum, la qual cosa les fa útils en una sèrie d'aplicacions{0}}eficients energèticament, incloses les cèl·lules solars i diversos detectors.
Tot i que els nanocristalls de perovskita són candidats principals per a un nou tipus de material LED, es van mostrar inestables a les proves. L'equip va estabilitzar els nanocristalls en estructures poroses conegudes com a marcs orgànics metàl·lics o MOFs per abreviar. Basats en materials-abundants de la Terra i fets a temperatura ambient, aquests LED podrien permetre algun dia televisors i aparells electrònics de consum de menor-cost, millors dispositius d'imatge-de raigs gamma i fins i tot sistemes autònoms per medicina, escaneig de seguretat i investigació científica. Enceneu el detector de raigs X-.
"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. "
Els intents anteriors de fabricar LED nanocristal·lins s'han vist obstaculitzats per la degradació dels nanocristalls en fases massives no desitjades, que treuen els avantatges dels nanocristalls i disminueixen el seu potencial com a LED pràctics. La matèria a granel està formada per milers de milions d'àtoms. Materials com les perovskites estan formats per uns quants a milers d'àtoms a escala nanomètrica i, per tant, es comporten de manera diferent.
En el seu nou mètode, l'equip va estabilitzar els nanocristalls fabricant-los en una matriu del MOF, com una pilota de tennis subjectada per filferro de pues. Van utilitzar nodes de plom al marc com a precursors metàl·lics i sals d'halogenurs com a materials orgànics. La solució de sal d'halogenur conté bromur de metilamoni, que reacciona amb el plom del marc i assembla nanocristalls al voltant dels nuclis de plom de la matriu. Com que la matriu manté els nanocristalls separats, no interaccionen ni es degraden. El mètode es basa en un mètode de recobriment d'una-solució que és molt menys costós que el procés de buit que s'utilitza àmpliament avui dia per fabricar LED inorgànics.
Els LED estabilitzats-MOF poden produir llum vermella, blava i verda brillant i diferents tons de cada llum.
"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."
En les proves de durabilitat, el material va funcionar bé sota la radiació UV, la calor i els camps elèctrics sense degradar-se i perdre la seva detecció de llum i eficiència de luminiscència, una condició clau per a aplicacions pràctiques com televisors i detectors de radiació.
