Επανάσταση στο φως: Το μαγγάνιο αντικαθιστά τις ακριβές σπάνιες γαίες στα LED!

Επανάσταση στο φως: Το μαγγάνιο αντικαθιστά τις ακριβές σπάνιες γαίες στα LED!

Σχεδόν όλες οι τρέχουσες δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) απαιτούν φωσφόρους που βασίζονται σε σπάνιες γαίες όπως το ευρώπιο ή το δημήτριο. Αυτά τα υλικά δεν είναι μόνο ακριβά, αλλά και δύσκολο να τα αποκτηθούν, καθώς τα αποθέματα πρώτων υλών βρίσκονται κυρίως στην Κίνα. Μια διεπιστημονική ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο Heinrich Heine του Ντίσελντορφ και το Πανεπιστήμιο του Ίνσμπρουκ έχει τώρα αναπτύξει μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική: το μαγγάνιο. Μεγαλόφωνος το Πανεπιστήμιο Heinrich Heine του Ντίσελντορφ Το μαγγάνιο επιτρέπει την παραγωγή ενός νέου, αποτελεσματικού φωσφόρου που μπορεί να παράγει λευκό φως.

Στο περιοδικό *Applied Chemistry* αποδείχθηκε ότι το διπλά θετικά φορτισμένο ιόν μαγγανίου (Mn2+) είναι σε θέση να εκπέμπει κυανό φως και έτσι να παράγει λευκό φως σε συνδυασμό με μπλε LED ημιαγωγών. Αυτή η εξέλιξη θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά την εξάρτηση της τεχνολογίας LED από τις σπάνιες γαίες, καθώς το μαγγάνιο είναι ευρέως διαδεδομένο και εξορύσσεται εύκολα στον φλοιό της Γης. Αγορά μηχανημάτων ανταύγειες.

Τα οφέλη του μαγγανίου

Τα ιόντα μαγγανίου δεν είναι μόνο πιο κοινά από τα στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν στο παρελθόν, αλλά προσφέρουν επίσης πλεονεκτήματα στην ευελιξία των γεωμετριών συντονισμού. Ενώ η φωταύγεια του Mn2+ παραμένει θερμικά σταθερή και μπορεί να αντέξει υψηλές θερμοκρασίες έως και 150 °C, η χρήση του σε LED παρουσιάζει επίσης προκλήσεις. Ένα σημαντικό μειονέκτημα του Mn2+ είναι η ανεπαρκής απορρόφησή του, η οποία απαιτεί υψηλές πυκνότητες ισχύος για να επιτευχθεί επαρκής φωτεινότητα. Οι ερευνητές με επικεφαλής τον Jun.-Prof. Ο Δρ Markus Suta και ο καθηγητής Dr. Hubert Huppertz εργάζονται για τον προσδιορισμό των πυκνοτήτων ισχύος που απαιτούνται για να είναι ανταγωνιστικοί με τις υπάρχουσες τεχνολογίες.

Μια αξιοσημείωτη πρόκληση στην εφαρμογή έγκειται επίσης στο φωτεινό χρώμα. Τα ιόντα μαγγανίου μπορούν να εκπέμπουν διαφορετικά χρώματα (πράσινο ή κόκκινο) ανάλογα με τον αριθμό των γύρω ατόμων οξυγόνου, όπως π.χ. το Πανεπιστήμιο του Ίνσμπρουκ περιγράφονται στην αναφορά τους. Αυτό επιτρέπει διαμορφωμένη εκπομπή φωτός, η οποία θα μπορούσε να είναι επωφελής για διάφορες εφαρμογές.

Περίληψη και προοπτική

Αλλά η χρήση του μαγγανίου ως φωσφόρου δεν είναι το μόνο επίκεντρο της έρευνας. Η ουσία Zn[B2(SO4)4] ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 2019, η οποία μπορεί να υποστεί επεξεργασία ως «στερεό διάλυμα» σε συνδυασμό με χλωριούχο μαγγάνιο. Αυτές οι νέες προσεγγίσεις δείχνουν ότι το μαγγάνιο όχι μόνο χρησιμεύει ως οικονομικός, εναλλακτικός πόρος εκκίνησης για LED, αλλά οδηγεί επίσης στην ανάπτυξη καινοτόμων υλικών. Ωστόσο, για να δημιουργηθούν LED υψηλής απόδοσης, απαιτείται περαιτέρω έρευνα για τον προσδιορισμό των ακριβών ιδιοτήτων των φωσφόρων που ενεργοποιούνται με μαγγάνιο.

Συνολικά, η έρευνα στο μαγγάνιο θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην τεχνολογία LED και να μειώσει την εξάρτηση από ακριβές και επιβλαβείς για το περιβάλλον πρώτες ύλες. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές αντιμετωπίζουν την πρόκληση της περαιτέρω βελτιστοποίησης των αποτελεσμάτων και της μεταφοράς των υποσυστημάτων σε εμπορεύσιμη μορφή.