Skont rapporti tal-midja barranin, id-dijodi li jarmu d-dawl (LED) huma l-eroj unsung tal-industrija tad-dawl. Huma jaħdmu b'mod effiċjenti, jarmu inqas sħana, u jdumu għal żmien twil. Issa, ix-xjentisti qed jistudjaw materjal ġdid biex jagħmlu l-applikazzjonijiet LED fl-elettronika tal-konsumatur, il-mediċina u s-sigurtà aktar effettivi u ħajja itwal.
Riċerkaturi mid-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti (DOE) Argonne National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, Los Alamos National Laboratory, u SLAC National Accelerator Laboratory jirrapportaw li ħejjew kalċju stabbli għal dan it-tip ta' nanokristalli tal-minerali tat-Titanju LED. Istituti ta 'riċerka mit-Tajwan, iċ-Ċina kkontribwew ukoll għal din ir-riċerka.
Perovskite huwa tip ta 'materjal bi struttura speċjali tal-kristall, li għandu l-karatteristiċi ta' assorbiment tad-dawl u luminixxenza, u huwa utli ħafna f'serje ta 'applikazzjonijiet li jiffrankaw l-enerġija, inklużi ċelloli solari u ditekters varji.
Għalkemm in-nanokristalli perovskite huma kandidat ewlieni għal tip ġdid ta 'materjal LED, huma wrew li huma instabbli fit-testijiet. It-tim tar-riċerka stabbilizza n-nanokristalli fi struttura poruża msejħa qafas organiku tal-metall, jew MOF għal żmien qasir. Abbażi tal-materjali abbundanti fid-dinja u mmanifatturati f'temperatura ambjentali, dawn l-LEDs jistgħu xi darba jippermettu TVs bi prezz aktar baxx u elettronika għall-konsumatur, kif ukoll tagħmir aħjar għall-immaġini bir-raġġi gamma, u anke awtodifiża għal riċerka medika, ta' skannjar tas-sigurtà u xjentifika. Ditekter tar-raġġi-X tal-enerġija.
"Solvejna l-problema tal-istabbiltà billi inkapsulajna l-materjal perovskite fl-istruttura tal-MOF," qal Xuedan Ma, xjentist fiċ-Ċentru għan-Nanomaterjali (CNM) f'Argonne, l-Uffiċċju tal-Faċilitajiet għall-Utenti tad-DOE. "Ir-riċerka tagħna turi li dan il-metodu jippermetti li nistgħu ntejbu bil-kbir il-luminożità u l-istabbiltà tan-nanokristalli luminixxenti."
Hsinhan Tsai, eks sieħeb postdoctoral JR Oppenheimer fl-Università ta 'Los Alamos fl-Istati Uniti, żied: "Il-kunċett interessanti ta' kombinazzjoni ta 'nanokristalli perovskite fil-MOF ġie ppruvat f'forma ta' trab, iżda din hija l-ewwel darba li aħna integrawha b'suċċess fis-saff ta 'emissjoni ta' LED.
Tentattivi preċedenti għall-manifattura tal-LEDs nanokristallini ġew imxekkla mid-degradazzjoni tan-nanokristalli lura għal fażi ta' volum mhux mixtieqa, li għamlithom jitilfu l-vantaġġi tan-nanokristalli u dgħajfu l-potenzjal tagħhom bħala LEDs prattiċi. Il-materja kbira hija magħmula minn biljuni ta' atomi. Materjali bħall-perovskites huma magħmula minn ftit sa ftit eluf ta 'atomi fl-istadju tan-nanometru, u għalhekk iġibu ruħhom b'mod differenti.
Fil-metodu l-ġdid tagħhom, it-tim tar-riċerka stabbilizza n-nanokristalli billi ffabbrikahom f'matriċi tal-MOF, l-istess bħal ballun tat-tennis huwa kklampjat minn ċint tal-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 l-bromur tal-metil ammonju, li jirreaġixxi maċ-ċomb fil-qafas u jiġbor in-nanokristalli madwar il-qalba taċ-ċomb fil-matriċi. Peress li l-matriċi żżomm in-nanokristalli separati, dawn ma jinteraġixxux u jiddegradaw. Dan il-metodu huwa bbażat fuq metodu ta 'kisi ta' soluzzjoni, li huwa ħafna irħas mill-proċess ta 'vakwu użat ħafna għall-manifattura ta' LEDs inorganiċi.
LEDs stabbilizzati MOF jistgħu jipproduċu dawl aħmar jgħajjat, blu, u aħdar u sfumaturi differenti ta 'kull dawl.
Wanyi Nie, xjentist fiċ-Ċentru għan-Nanoteknoloġija Integrata fil-Laboratorju Nazzjonali Los Alamos, qal: "F'dan ix-xogħol, aħna wrejna għall-ewwel darba li n-nanokristalli perovskite li huma stabbli fil-MOF se joħolqu LEDs bright u stabbli ta 'diversi kuluri. . Nistgħu noħolqu kuluri differenti, intejbu l-purità tal-kulur u nżidu r-rendiment kwantistiku tal-fotoluminixxenza, li huwa kejl tal-kapaċità luminuża tal-materjali."
It-tim tar-riċerka uża l-Uffiċċju tal-Faċilitajiet tal-Utenti Xjentifiċi tas-Sors avvanzat tal-Foton (APS)-DOE f'Argonne-biex iwettaq spettroskopija tal-assorbiment tar-raġġi X solvuti bil-ħin, teknika li ppermettietlhom jiskopru bidliet fil-materjali perovskite maż-żmien. Ir-riċerkaturi jistgħu jsegwu l-moviment taċ-ċarġis elettriċi fil-materjal u jifhmu l-informazzjoni importanti li sseħħ meta joħroġ id-dawl.
"Nistgħu niksbu dan biss permezz tal-polz b'saħħtu tar-raġġi X u l-istruttura unika tal-ħin tal-APS," qal Xiaoyi Zhang, il-mexxej tat-tim tad-Dipartiment tax-Xjenza tar-Raġġi X tal-Argonne. "Nistgħu nsegwu l-partiċelli ċċarġjati fil-kristalli ċkejknin tal-perovskite. il-pożizzjoni."
Fit-test tad-durabilità, il-materjal jaħdem sew taħt radjazzjoni ultravjola, sħana u kamp elettriku mingħajr degradazzjoni u telf tal-individwazzjoni tad-dawl u l-effiċjenza luminuża tiegħu, li hija kundizzjoni ewlenija għal applikazzjonijiet prattiċi bħat-televixins u d-ditekters tar-radjazzjoni.
