Revoluce ve světle: Mangan nahrazuje drahé vzácné zeminy v LED!

Revoluce ve světle: Mangan nahrazuje drahé vzácné zeminy v LED!

Téměř všechny současné světelné diody (LED) vyžadují fosfory na bázi vzácných zemin, jako je europium nebo cer. Tyto materiály jsou nejen drahé, ale také obtížně dostupné, protože zásoby surovin se nacházejí především v Číně. Interdisciplinární výzkumný tým z Univerzity Heinricha Heineho v Düsseldorfu a z Univerzity v Innsbrucku nyní vyvinul slibnou alternativu: mangan. Hlasitý na univerzitě Heinricha Heineho v Düsseldorfu mangan umožňuje výrobu nového účinného fosforu, který dokáže produkovat bílé světlo.

V časopise *Applied Chemistry* bylo prokázáno, že dvakrát kladně nabitý iont manganu (Mn2+) je schopen emitovat azurové světlo a tím produkovat bílé světlo v kombinaci s modrými polovodičovými LED. Tento vývoj by mohl výrazně snížit závislost LED technologie na vzácných zeminách, protože mangan je rozšířený a snadno se těží také v zemské kůře. Trh strojů zdůrazňuje.

Výhody manganu

Manganové ionty jsou nejen běžnější než dříve používané prvky, ale nabízejí také výhody v flexibilitě koordinačních geometrií. Zatímco luminiscence Mn2+ zůstává tepelně stabilní a odolává vysokým teplotám až 150 °C, jeho použití v LED také představuje výzvy. Velkou nevýhodou Mn2+ je jeho neefektivní absorpce, která vyžaduje vysoké výkonové hustoty pro dosažení dostatečného jasu. Vědci pod vedením Jun.-Prof. Dr. Markus Suta a prof. Dr. Hubert Huppertz pracují na stanovení hustoty výkonu, která je nezbytná pro konkurenceschopnost se stávajícími technologiemi.

Znatelný problém při implementaci spočívá také v luminiscenční barvě. Manganové ionty mohou vyzařovat různé barvy (zelenou nebo červenou) v závislosti na počtu okolních atomů kyslíku, jako je např univerzitě v Innsbrucku popsané ve svých zprávách. To umožňuje modulovanou emisi světla, což by mohlo být výhodné pro různé aplikace.

Shrnutí a výhled

Ale použití manganu jako fosforu není jediným cílem výzkumu. V roce 2019 byla poprvé objevena látka Zn[B2(SO4)4], kterou lze v kombinaci s chloridem manganatým zpracovat jako „pevný roztok“. Tyto nové přístupy ukazují, že mangan slouží nejen jako nákladově efektivní, alternativní výchozí zdroj pro LED, ale také pohání vývoj inovativních materiálů. K vytvoření vysoce účinných LED je však nutný další výzkum k určení přesných vlastností manganem aktivovaných fosforů.

Celkově by výzkum manganu mohl způsobit revoluci v technologii LED a snížit závislost na drahých a ekologicky škodlivých surovinách. Výzkumníci proto stojí před výzvou dále optimalizovat výsledky a uvést subsystémy do prodejné podoby.