في الآونة الأخيرة ، قادت وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) في مختبر أرجون الوطني في ليمونت بولاية إلينوي تطوير مادة LED مهمة.
قال باحثو فريق معمل الإصلاح:&مثل ؛ المصابيح عالية الكفاءة ، وتنبعث منها حرارة أقل ، وتدوم لفترة طويلة.&مثل ؛&مثل ؛ يدرس العلماء مواد جديدة لجعل مصابيح LED أكثر كفاءة وعمرًا أطول ، وتطبيقها على الإلكترونيات الاستهلاكية ، والطب ، ومجال الأمان.&مثل ؛
أفاد باحثون وشركاء من مختبر Brookhaven الوطني ومختبر Los Alamos الوطني ومختبر SLAC الوطني للمسرعات أنهم قد أعدوا بلورات نانوية مستقرة من البيروفسكايت لمصباح LED هذا.
& quot؛ Nature Photonics"؛ نشر ورقة تصف عمل المجموعة.&مثل ؛ يوضح بحثنا أن هذه الطريقة تسمح لنا بتحسين سطوع واستقرار البلورات النانوية المضيئة بشكل كبير ،&مثل ؛ علق Xuedan Ma ، العالم في مركز Argonne Nanomaterials.
البلورات النانوية البيروفسكايت هي المرشحين الرئيسيين لنوع جديد من مادة LED. لكن لفترة طويلة ، ثبت أنه غير مستقر في الاختبار.
قام فريق البحث بتثبيت البلورات النانوية في بنية مسامية تسمى الإطار العضوي المعدني (MOF).
استنادًا إلى المواد الوفيرة الموجودة على الأرض والتي يتم تصنيعها في درجة حرارة الغرفة ، قد تتيح مصابيح LED هذه يومًا ما أجهزة تلفزيون منخفضة التكلفة وأجهزة إلكترونية للمستهلكين ، فضلاً عن معدات تصوير بأشعة غاما أفضل ، حتى بالنسبة للطب والمسح الأمني والعلوم. بحثت في كاشف الأشعة السينية ذاتية التشغيل.
& مثل ؛ لقد حللنا مشكلة الاستقرار من خلال تغليف مادة البيروفسكايت في هيكل MOF ،&مثل ؛ قال عالِم في مركز أرجون للمواد النانوية (CNM) ، مكتب وزارة الطاقة الأمريكية&مكتب مرافق المستخدم العلمي.&مثل ؛ يظهر بحثنا أن هذه الطريقة يمكن أن تساعد بشكل كبير في تحسين سطوع واستقرار البلورات النانوية المضيئة.&مثل ؛
& مثل ؛ لقد تم إثبات مفهوم التشغيل للجمع بين بلورات البيروفسكايت النانوية في الإطار المعدني العضوي في شكل مسحوق ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي ندمجها بنجاح في طبقة الانبعاث لمصباح LED.&مثل ؛
تم إعاقة المحاولات السابقة لتصنيع مصابيح LED النانوية بسبب تدهور البلورات النانوية إلى مرحلة الحجم غير المرغوب فيها ، مما أدى إلى فقدان مزايا البلورات النانوية وإضعاف إمكاناتها كمصابيح LED عملية.
تتكون المادة السائبة عادة من بلايين الذرات. تتكون المواد مثل البيروفسكايت من بضعة إلى بضعة آلاف من الذرات في مرحلة النانومتر ، لذا فإنها تتصرف بشكل مختلف.
في طريقتهم الجديدة ، قام فريق البحث بتثبيت البلورات النانوية عن طريق تكوين بلورات نانوية في مصفوفة من الأطر العضوية المعدنية ، والتي وصفوها بـ&مثل كرة التنس التي تم التقاطها بواسطة سلك شائك.&مثل ؛ استخدموا عقد الرصاص في الإطار كسلائف معدنية وأملاح الهاليد كمواد عضوية.
يحتوي محلول ملح الهاليد على بروميد ميثيل أمونيوم ، والذي يتفاعل مع الرصاص في الإطار لتجميع البلورات النانوية حول قلب الرصاص في المصفوفة.
تحافظ المصفوفة على فصل البلورات النانوية ، بحيث لا تتفاعل وتتحلل. تعتمد هذه الطريقة على طريقة طلاء المحلول ، وهي أرخص بكثير من عملية التفريغ المستخدمة على نطاق واسع لتصنيع مصابيح LED غير العضوية.
يمكن أن تنتج مصابيح LED المستقرة في MOF ضوءًا أحمر ، وأزرقًا ، وأخضرًا ساطعًا ، بالإضافة إلى ظلال مختلفة لكل ضوء.
قال Wani Nie ، العالم في مركز تقنية النانو المتكاملة في مختبر لوس ألاموس الوطني: "في هذا العمل ، أظهرنا لأول مرة أن بلورات البيروفسكايت النانوية المستقرة في الأطر العضوية المعدنية ستخلق ألوانًا مشرقة وثابتة بألوان مختلفة. قاد.&مثل ؛&مثل ؛ يمكننا إنشاء ألوان مختلفة ، وتحسين نقاء اللون ، وزيادة العائد الكمومي اللامع. هذا مقياس لقدرة المواد المضيئة.&مثل ؛
استخدم فريق البحث مصدرًا متقدمًا للفوتون (APS) للتحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية ، وهي تقنية سمحت لهم باكتشاف التغيرات في مواد البيروفسكايت بمرور الوقت. يمكن للباحثين تتبع حركة الشحنات الكهربائية من خلال المادة وفهم المعلومات المهمة التي تحدث عند انبعاث الضوء.
