Revolution i lys: Mangan erstatter dyre sjældne jordarter i LED'er!

Revolution i lys: Mangan erstatter dyre sjældne jordarter i LED'er!

Næsten alle nuværende lysemitterende dioder (LED'er) kræver fosfor baseret på sjældne jordarter såsom europium eller cerium. Disse materialer er ikke kun dyre, men også svære at skaffe, da råvarereserverne hovedsageligt er placeret i Kina. Et tværfagligt forskerhold fra Heinrich Heine University Düsseldorf og University of Innsbruck har nu udviklet et lovende alternativ: mangan. Højt Heinrich Heine Universitetet i Düsseldorf mangan muliggør produktion af en ny, effektiv fosfor, der kan producere hvidt lys.

I tidsskriftet *Applied Chemistry* blev det bevist, at den dobbelt positivt ladede manganion (Mn2+) er i stand til at udsende cyan lys og dermed producere hvidt lys i kombination med blå halvleder LED'er. Denne udvikling kan betydeligt reducere LED-teknologiens afhængighed af sjældne jordarter, da mangan også er udbredt og nemt udvindes i jordskorpen. Maskinmarked højdepunkter.

Fordelene ved mangan

Manganioner er ikke kun mere almindelige end tidligere brugte elementer, men tilbyder også fordele i fleksibiliteten af ​​koordinationsgeometrier. Mens luminescensen af ​​Mn2+ forbliver termisk stabil og kan modstå høje temperaturer på op til 150 °C, giver dens anvendelse i LED'er også udfordringer. En stor ulempe ved Mn2+ er dens ineffektive absorption, som kræver høje effekttætheder for at opnå tilstrækkelig lysstyrke. Forskerne ledet af jun.-prof. Dr. Markus Suta og Prof. Dr. Hubert Huppertz arbejder på at bestemme de effekttætheder, der kræves for at være konkurrencedygtige med eksisterende teknologier.

En mærkbar udfordring i implementeringen ligger også i den selvlysende farve. Manganioner kan udsende forskellige farver (grøn eller rød) afhængig af antallet af omgivende iltatomer, som f.eks. universitetet i Innsbruck beskrevet i deres rapportering. Dette muliggør moduleret lysemission, hvilket kan være fordelagtigt til forskellige applikationer.

Resumé og udsigter

Men brugen af ​​mangan som fosfor er ikke det eneste fokus i forskningen. Stoffet Zn[B2(SO4)4] blev opdaget for første gang i 2019, som kan bearbejdes som en "fast opløsning" i kombination med manganklorid. Disse nye tilgange viser, at mangan ikke kun tjener som en omkostningseffektiv, alternativ startressource for LED'er, men også driver udviklingen af ​​innovative materialer. Men for at skabe højeffektive LED'er er yderligere forskning nødvendig for at bestemme de nøjagtige egenskaber af mangan-aktiveret fosfor.

Samlet set kan forskning i mangan revolutionere LED-teknologien og mindske afhængigheden af ​​dyre og miljøskadelige råvarer. Forskerne står derfor over for udfordringen med at optimere resultaterne yderligere og bringe delsystemerne i en omsættelig form.