Menurut laporan media asing, -dioda pemancar cahaya (LED) adalah pahlawan tanpa tanda jasa dalam industri pencahayaan. Mereka beroperasi secara efisien, menghilangkan lebih sedikit panas, dan bertahan lama. Sekarang, para ilmuwan sedang mengerjakan bahan baru untuk membuat LED lebih efisien dan bertahan lebih lama untuk aplikasi dalam elektronik konsumen, obat-obatan, dan keamanan.
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.
Perovskit adalah kelas bahan dengan struktur kristal khusus yang menyerap dan memancarkan cahaya, menjadikannya berguna dalam berbagai aplikasi hemat energi-, termasuk sel surya dan berbagai detektor.
Sementara nanocrystals perovskit adalah kandidat utama untuk jenis material LED baru, mereka terbukti tidak stabil dalam pengujian. Tim menstabilkan nanocrystals dalam struktur berpori yang dikenal sebagai kerangka organik logam, atau disingkat MOFs. Berdasarkan bumi-bahan yang melimpah dan dibuat pada suhu ruangan, LED ini suatu hari nanti dapat memungkinkan TV-biaya rendah dan elektronik konsumen, perangkat pencitraan sinar gamma-yang lebih baik, dan bahkan sistem otonom untuk kedokteran, pemindaian keamanan, dan penelitian ilmiah. Nyalakan detektor sinar 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. "
Upaya sebelumnya untuk membuat LED nanokristalin telah terhambat oleh degradasi nanokristal kembali ke fase massal yang tidak diinginkan, yang menghilangkan keunggulan nanokristal dan mengurangi potensinya sebagai LED praktis. Materi massal terdiri dari miliaran atom. Bahan seperti perovskit terdiri dari beberapa hingga ribuan atom pada skala nano dan karenanya berperilaku berbeda.
Dalam metode baru mereka, tim menstabilkan nanocrystals dengan membuat mereka dalam matriks MOF, seperti bola tenis yang dijepit dengan kawat berduri. Mereka menggunakan simpul timbal dalam kerangka sebagai prekursor logam dan garam halida sebagai bahan organik. Larutan garam halida mengandung metilamonium bromida, yang bereaksi dengan timbal dalam kerangka dan merakit kristal nano di sekitar inti timbal dalam matriks. Karena matriks membuat nanocrystals terpisah, mereka tidak berinteraksi dan terdegradasi. Metode ini didasarkan pada satu-metode pelapisan larutan yang jauh lebih murah daripada proses vakum yang banyak digunakan saat ini untuk membuat LED anorganik.
MOF-LED yang distabilkan dapat menghasilkan cahaya merah, biru, dan hijau terang dan nuansa yang berbeda dari setiap cahaya.
"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."
Dalam uji ketahanan, material bekerja dengan baik di bawah radiasi UV, panas, dan medan listrik tanpa menurunkan dan kehilangan deteksi cahaya dan efisiensi pendarannya, kondisi kunci untuk aplikasi praktis seperti televisi dan detektor radiasi.
