Skont rapporti tal-midja barranija, dajowds li jarmu d-dawl (LEDs) huma l-eroj mhux mittiefes tal-industrija tad-dawl. Huma joperaw b'mod effiċjenti, jinħlew inqas sħana, u jdumu żmien twil. Issa, ix-xjentisti qed jaħdmu fuq materjal ġdid biex jagħmlu l-LEDs aktar effiċjenti u jdumu aktar għal applikazzjonijiet fl-elettronika, il-mediċina u s-sigurtà tal-konsumatur.
Riċerkaturi mil-Laboratorju Nazzjonali Argonne tad-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti (DOE), il-Laboratorju Nazzjonali ta 'Brookhaven, il-Laboratorju Nazzjonali ta' Los Alamos, u r-rapport tal-Laboratorju Nazzjonali tal-Aċċeleratur SLAC li ħejjew kalċju stabbli għal nanokristallini tat-Titanite leDs bħal dawn. Istituti ta' riċerka mir-reġjun tat-Tajwan taċ-Ċina kkontribwew ukoll għal din ir-riċerka.
Il-perovskites huma klassi ta 'materjali bi strutturi speċjali tal-kristall li jassorbu u jarmu d-dawl, u jagħmluhom utli f'firxa ta' applikazzjonijiet effiċjenti fl-enerġija, inklużi ċelloli solari u diversi ditekters.
Filwaqt li n-nanokristallini perovskite huma kandidati ewlenin għal tip ġdid ta 'materjal LED, irriżultaw instabbli fit-testijiet. It-tim stabbilizza n-nanokristallini fi strutturi porużi magħrufa bħala oqfsa organiċi tal-metall, jew MOFs fil-qosor. Ibbażat fuq materjali abbundanti fid-Dinja u magħmul f'temperatura tal-kamra, dawn l-LEDs jistgħu xi darba jippermettu televiżjonijiet bi prezz aktar baxx u elettronika għall-konsumatur, apparat aħjar ta 'immaġini gamma-ray, u anke sistemi awtonomi għall-mediċina, skannjar tas-sigurtà, u riċerka xjentifika. Ħaddem id-ditekter tar-raġġi X.
"Aħna solvejna l-problema ta 'stabbiltà ta' materjali perovskite billi tiġborhom fi strutturi MOF," qal Xuedan Ma, xjenzat fiċ-Ċentru għall-Materjali tan-Nanoskala (CNM) f'Argonne, l-Uffiċċju tal-Faċilitajiet tal-Utenti tad-DOE, "Ir-riċerka tagħna turi li dan l-approċċ jippermetti li Nistgħu ntejbu b'mod drammatiku l-luminożità u l-istabbiltà tan-nanokristallini luminixxenti."
Hsinhan Tsai, eks postdoc JR Oppenheimer fl-Università ta 'Los Alamos, żied jgħid: "Il-kunċett interessanti li tinkorpora nanokristallini perovskite fil-MOFs diġà ntwera f'forma ta' trab, iżda din hija l-ewwel darba li integrajnahom b'suċċess fis-saff emissiv ta 'LED. "
Tentattivi preċedenti biex jiġu ffabbrikati LEDs tan-nanokristallini ġew imfixkla mid-degradazzjoni tan-nanokristallini lura f'fażijiet ta 'massa mhux mixtieqa, li jneħħu l-vantaġġi tan-nanokristallini u jnaqqsu l-potenzjal tagħhom bħala LEDs prattiċi. Il-materja bl-ingrossa hija magħmula minn biljuni ta 'atomi. Materjali bħall-perovskites huma magħmula minn ftit sa eluf ta 'atomi fin-nanoskala u għalhekk iġibu ruħhom b'mod differenti.
Fil-metodu l-ġdid tagħhom, it-tim stabbilizza n-nanokristallini billi ffabbrikahom f'matriċi tal-MOF, bħal ballun tat-tennis li jkun ikklampjat minn wajer imxewwek. Huma użaw nodi taċ-ċomb fil-qafas bħala prekursuri tal-metall u melħ tal-alid bħala materjali organiċi. Is-soluzzjoni tal-melħ tal-alid fiha methylammonium bromide, li jirreaġixxi maċ-ċomb fil-qafas u jiġbor nanokristallini madwar il-qlub taċ-ċomb fil-matriċi. Peress li l-matriċi żżomm in-nanokristallini separati, ma jinteraġixxux u jiddegradaw. Il-metodu huwa bbażat fuq metodu ta 'kisi b'soluzzjoni waħda li jiswa ħafna inqas mill-proċess tal-vakwu li jintuża ħafna llum biex jagħmel LEDs inorganiċi.
LEDs stabbilizzati bl-MOF jistgħu jipproduċu sfumaturi ħomor jgħajjat, blu u ħodor u sfumaturi differenti ta 'kull dawl.
"F'dan ix-xogħol, aħna nuru għall-ewwel darba li n-nanokristallini perovskite stabbilizzati fil-MOFs se joħolqu LEDs jleqqu u stabbli f'varjetà ta 'kuluri," qal Wanyi Nie, xjenzat fiċ-Ċentru għan-Nanoteknoloġija Integrata fil-Laboratorju Nazzjonali ta 'Los Alamos. "Nistgħu noħolqu kuluri differenti, intejbu l-purità tal-kulur u nżidu r-rendiment kwantistiku tal-fotoluminexxenza, kejl tal-kapaċità ta 'materjal li jarmi d-dawl."
It-tim ta 'riċerka uża s-Sors Avvanzat ta' Photon (APS) -- Il-Faċilità tal-Utent tal-Uffiċċju tax-Xjenza tad-DOE f'Argonne -- biex iwettaq spettroskopija ta 'assorbiment tar-raġġi X solvuti bil-ħin, teknika li ppermettiethom jiskopru bidliet fil-materjali perovskite maż-żmien. Ir-riċerkaturi jistgħu jsegwu l-moviment tal-ħlasijiet permezz tal-materjal u jitgħallmu informazzjoni importanti dwar x'jiġri meta joħroġ id-dawl.
"Nistgħu nagħmlu dan biss bil-polz qawwi tar-raġġi X u l-istruttura temporali unika tal-APS," qal il-mexxej tal-grupp Xiaoyi Zhang fid-Diviżjoni tax-Xjenza tar-raġġi X ta 'Argonne, "Nistgħu nsegwu partiċelli ċċarġjati fi kristalli żgħar perovskite. s pożizzjoni."
Fit-testijiet tad-durabilità, il-materjal wettaq sew taħt radjazzjoni UV, sħana u kampi elettriċi mingħajr degradazzjoni u jitlef l-iskoperta tad-dawl u l-effiċjenza tal-luminexxenza tiegħu, kundizzjoni ewlenija għal applikazzjonijiet prattiċi bħat-televiżjonijiet u d-ditekters tar-radjazzjoni.
