Революция в светлината: Манганът заменя скъпите редкоземни елементи в светодиодите!

Революция в светлината: Манганът заменя скъпите редкоземни елементи в светодиодите!

Почти всички настоящи светодиоди (LED) изискват луминофори на базата на редкоземни елементи като европий или церий. Тези материали са не само скъпи, но и трудни за получаване, тъй като запасите от суровини се намират главно в Китай. Интердисциплинарен изследователски екип от университета Хайнрих Хайне в Дюселдорф и университета в Инсбрук сега разработи обещаваща алтернатива: манган. Силно университета Хайнрих Хайне в Дюселдорф манган позволява производството на нов, ефективен фосфор, който може да произвежда бяла светлина.

В списанието *Applied Chemistry* беше доказано, че двойно положително зареденият манганов йон (Mn2+) може да излъчва цианова светлина и по този начин да произвежда бяла светлина в комбинация със сини полупроводникови светодиоди. Това развитие може значително да намали зависимостта на LED технологията от редкоземни елементи, тъй като манганът е широко разпространен и лесно се добива и в земната кора Пазар на машини акценти.

Ползите от мангана

Мангановите йони са не само по-често срещани от предишните използвани елементи, но също така предлагат предимства в гъвкавостта на координационните геометрии. Докато луминесценцията на Mn2+ остава термично стабилна и може да издържи на високи температури до 150 °C, използването му в светодиодите също представлява предизвикателство. Основен недостатък на Mn2+ е неговата неефективна абсорбция, която изисква висока плътност на мощността, за да се постигне достатъчна яркост. Изследователите, ръководени от юни-проф. Д-р Маркус Сута и проф. д-р Хуберт Хуперц работят върху определянето на плътността на мощността, необходима за конкурентоспособност на съществуващите технологии.

Забележимо предизвикателство при изпълнението също се крие в луминисцентния цвят. Мангановите йони могат да излъчват различни цветове (зелено или червено) в зависимост от броя на околните кислородни атоми, като напр. университета в Инсбрук описани в техния доклад. Това позволява модулирано светлинно излъчване, което може да бъде полезно за различни приложения.

Обобщение и перспектива

Но използването на манган като фосфор не е единственият фокус на изследванията. Веществото Zn[B2(SO4)4] беше открито за първи път през 2019 г., което може да се обработва като „твърд разтвор“ в комбинация с манганов хлорид. Тези нови подходи показват, че манганът не само служи като рентабилен, алтернативен начален ресурс за светодиоди, но също така стимулира развитието на иновативни материали. Въпреки това, за да се създадат високоефективни светодиоди, са необходими допълнителни изследвания, за да се определят точните свойства на активираните с манган фосфори.

Като цяло изследването на мангана може да революционизира LED технологията и да намали зависимостта от скъпи и вредни за околната среда суровини. Следователно изследователите са изправени пред предизвикателството да оптимизират допълнително резултатите и да приведат подсистемите в търговска форма.