Revolutsioon valguses: mangaan asendab LED-ides kallid haruldased muldmetallid!

Revolutsioon valguses: mangaan asendab LED-ides kallid haruldased muldmetallid!

Peaaegu kõik praegused valgusdioodid (LED-id) vajavad haruldastel muldmetallidel, nagu euroopium või tseerium, põhinevat fosforit. Need materjalid pole mitte ainult kallid, vaid ka raskesti kättesaadavad, kuna toorainevarud asuvad peamiselt Hiinas. Düsseldorfi Heinrich Heine ülikooli ja Innsbrucki ülikooli interdistsiplinaarne uurimisrühm on nüüd välja töötanud paljutõotava alternatiivi: mangaani. Valju Düsseldorfi Heinrich Heine ülikool mangaan võimaldab toota uut tõhusat fosforit, mis suudab toota valget valgust.

Ajakirjas *Applied Chemistry* tõestati, et kahekordselt positiivselt laetud mangaaniioon (Mn2+) on võimeline kiirgama tsüaani valgust ja seega tootma valget valgust koos siniste pooljuht-LED-dega. See areng võib oluliselt vähendada LED-tehnoloogia sõltuvust haruldastest muldmetallidest, kuna mangaan on laialt levinud ja kergesti kaevandatav ka maakoores. Masinaturg esiletõstmised.

Mangaani eelised

Mangaaniioonid pole mitte ainult tavalisemad kui varem kasutatud elemendid, vaid pakuvad eeliseid ka koordinatsioonigeomeetriate paindlikkuses. Kuigi Mn2+ luminestsents jääb termiliselt stabiilseks ja talub kõrgeid temperatuure kuni 150 °C, on selle kasutamine LED-ides samuti väljakutseid. Mn2+ suureks puuduseks on ebaefektiivne neeldumine, mis nõuab piisava heleduse saavutamiseks suurt võimsustihedust. Teadlased eesotsas Jun.-Prof. Dr Markus Suta ja prof dr Hubert Huppertz töötavad olemasolevate tehnoloogiatega konkurentsivõimeliste võimsustiheduste kindlaksmääramisega.

Märkimisväärne väljakutse rakendamisel seisneb ka luminestsentsvärvis. Mangaaniioonid võivad sõltuvalt ümbritsevate hapnikuaatomite arvust eraldada erinevaid värve (rohelisi või punaseid). Innsbrucki ülikool kirjeldatud nende aruannetes. See võimaldab moduleeritud valguse emissiooni, mis võib olla kasulik erinevate rakenduste jaoks.

Kokkuvõte ja väljavaade

Kuid mangaani kasutamine fosforina ei ole ainus uurimistöö fookus. 2019. aastal avastati esimest korda ainet Zn[B2(SO4)4], mida saab töödelda “tahke lahusena” koos mangaankloriidiga. Need uued lähenemisviisid näitavad, et mangaan ei toimi mitte ainult kulutõhusa alternatiivse lähteallikana LED-ide jaoks, vaid soodustab ka uuenduslike materjalide väljatöötamist. Väga tõhusate LED-ide loomiseks on aga vaja täiendavaid uuringuid, et määrata kindlaks mangaaniga aktiveeritud luminofoorid.

Üldiselt võivad mangaani uuringud muuta LED-tehnoloogiat ja vähendada sõltuvust kallitest ja keskkonnale kahjulikest toorainetest. Seetõttu seisavad teadlased silmitsi tulemuste edasise optimeerimise ja alamsüsteemide turustatavasse vormi viimise väljakutsega.