Vallankumous: Mangaani korvaa kalliit harvinaiset maametallit LED-valoissa!

Vallankumous: Mangaani korvaa kalliit harvinaiset maametallit LED-valoissa!

Lähes kaikki nykyiset valodiodit (LED) vaativat loisteaineita, jotka perustuvat harvinaisiin maametalliin, kuten europiumiin tai ceriumiin. Nämä materiaalit eivät ole vain kalliita, vaan myös vaikeita saada, sillä raaka-ainevarannot sijaitsevat pääasiassa Kiinassa. Monitieteinen tutkimusryhmä Heinrich Heinen yliopistosta Düsseldorfista ja Innsbruckin yliopistosta on nyt kehittänyt lupaavan vaihtoehdon: mangaanin. äänekäs Düsseldorfin Heinrich Heinen yliopistossa mangaani mahdollistaa uuden, tehokkaan loisteaineen tuotannon, joka voi tuottaa valkoista valoa.

*Applied Chemistry* -lehdessä todistettiin, että kaksinkertaisesti positiivisesti varautunut mangaani-ioni (Mn2+) pystyy lähettämään syaania valoa ja siten tuottamaan valkoista valoa yhdessä sinisten puolijohde-LEDien kanssa. Tämä kehitys voisi merkittävästi vähentää LED-tekniikan riippuvuutta harvinaisista maametallista, sillä mangaani on laajalle levinnyt ja helposti louhittavissa myös maankuoressa. Koneiden markkinat kohokohtia.

Mangaanin edut

Mangaani-ionit eivät ole vain yleisempiä kuin aiemmin käytetyt elementit, vaan tarjoavat myös etuja koordinaatiogeometrioiden joustavuuden suhteen. Vaikka Mn2+:n luminesenssi pysyy termisesti vakaana ja kestää korkeita lämpötiloja jopa 150 °C:een, sen käyttö LEDissä on myös haaste. Mn2+:n suuri haittapuoli on sen tehoton absorptio, joka vaatii suuria tehotiheyksiä riittävän kirkkauden saavuttamiseksi. Jun.-Prof. Tohtori Markus Suta ja professori tohtori Hubert Huppertz työskentelevät määrittääkseen tehotiheydet, jotka vaaditaan ollakseen kilpailukykyisiä olemassa olevien teknologioiden kanssa.

Huomattava haaste toteutuksessa on myös luminoiva väri. Mangaani-ionit voivat lähettää eri värejä (vihreitä tai punaisia) ympäröivien happiatomien lukumäärän mukaan, kuten esim. Innsbruckin yliopistosta kuvataan raporteissaan. Tämä mahdollistaa moduloidun valon säteilyn, mikä voi olla edullista erilaisissa sovelluksissa.

Yhteenveto ja näkymä

Mutta mangaanin käyttö loisteaineena ei ole ainoa tutkimuksen painopiste. Vuonna 2019 löydettiin ensimmäistä kertaa aine Zn[B2(SO4)4], joka voidaan käsitellä "kiinteänä liuoksena" yhdessä mangaanikloridin kanssa. Nämä uudet lähestymistavat osoittavat, että mangaani ei ainoastaan ​​toimi kustannustehokkaana vaihtoehtoisena LED-lähteenä, vaan se myös edistää innovatiivisten materiaalien kehitystä. Erittäin tehokkaiden LEDien luomiseksi tarvitaan kuitenkin lisätutkimusta mangaaniaktivoitujen loisteaineiden tarkan ominaisuuksien määrittämiseksi.

Kaiken kaikkiaan mangaanin tutkimus voi mullistaa LED-teknologian ja vähentää riippuvuutta kalliista ja ympäristölle haitallisista raaka-aineista. Tutkijoiden haasteena on siis edelleen optimoida tuloksia ja saattaa osajärjestelmät markkinakelpoiseen muotoon.