Révolution dans la lumière : le manganèse remplace les terres rares coûteuses dans les LED !

Révolution dans la lumière : le manganèse remplace les terres rares coûteuses dans les LED !

Presque toutes les diodes électroluminescentes (LED) actuelles nécessitent des luminophores à base de terres rares comme l'europium ou le cérium. Ces matériaux sont non seulement chers, mais aussi difficiles à obtenir, car les réserves de matières premières se trouvent principalement en Chine. Une équipe de recherche interdisciplinaire de l’Université Heinrich Heine de Düsseldorf et de l’Université d’Innsbruck a développé une alternative prometteuse : le manganèse. Fort l'Université Heinrich Heine de Düsseldorf le manganèse permet la production d’un nouveau phosphore efficace capable de produire de la lumière blanche.

Dans la revue *Applied Chemistry*, il a été prouvé que l'ion manganèse doublement chargé positivement (Mn2+) est capable d'émettre de la lumière cyan et ainsi de produire de la lumière blanche en combinaison avec des LED semi-conductrices bleues. Ce développement pourrait réduire considérablement la dépendance de la technologie LED aux terres rares, car le manganèse est largement répandu et facilement extrait de la croûte terrestre. Marché des machines points forts.

Les bienfaits du manganèse

Les ions manganèse sont non seulement plus courants que les éléments précédemment utilisés, mais offrent également des avantages en termes de flexibilité des géométries de coordination. Si la luminescence du Mn2+ reste thermiquement stable et peut résister à des températures élevées allant jusqu'à 150 °C, son utilisation dans les LED présente également des défis. Un inconvénient majeur du Mn2+ est son absorption inefficace, qui nécessite des densités de puissance élevées pour obtenir une luminosité suffisante. Les chercheurs dirigés par Jun.-Prof. Le Dr Markus Suta et le professeur Hubert Huppertz travaillent à déterminer les densités de puissance nécessaires pour être compétitifs par rapport aux technologies existantes.

Un défi notable lors de la mise en œuvre réside également dans la couleur luminescente. Les ions manganèse peuvent émettre différentes couleurs (vert ou rouge) selon le nombre d'atomes d'oxygène environnants, comme l'Université d'Innsbruck décrit dans leur rapport. Cela permet une émission de lumière modulée, ce qui pourrait être avantageux pour diverses applications.

Résumé et perspectives

Mais l’utilisation du manganèse comme phosphore n’est pas le seul axe de recherche. La substance Zn[B2(SO4)4] a été découverte pour la première fois en 2019 et peut être traitée comme une « solution solide » en combinaison avec du chlorure de manganèse. Ces nouvelles approches montrent que le manganèse constitue non seulement une ressource de départ alternative et rentable pour les LED, mais qu’il stimule également le développement de matériaux innovants. Cependant, pour créer des LED hautement efficaces, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer les propriétés exactes des luminophores activés au manganèse.

Dans l’ensemble, la recherche sur le manganèse pourrait révolutionner la technologie LED et réduire la dépendance à l’égard de matières premières coûteuses et nocives pour l’environnement. Les chercheurs sont donc confrontés au défi d’optimiser davantage les résultats et de mettre les sous-systèmes sous une forme commercialisable.