Revolucija u svjetlu: Mangan zamjenjuje skupe rijetke zemlje u LED diodama!

Revolucija u svjetlu: Mangan zamjenjuje skupe rijetke zemlje u LED diodama!

Gotovo sve trenutne diode koje emitiraju svjetlost (LED) zahtijevaju fosfore na bazi rijetkih zemalja kao što su europij ili cerij. Ovi materijali nisu samo skupi, već ih je i teško nabaviti, jer se rezerve sirovina uglavnom nalaze u Kini. Interdisciplinarni istraživački tim sa Sveučilišta Heinrich Heine u Düsseldorfu i Sveučilišta u Innsbrucku sada je razvio obećavajuću alternativu: mangan. Glasno Sveučilište Heinrich Heine u Düsseldorfu mangan omogućuje proizvodnju novog, učinkovitog fosfora koji može proizvesti bijelu svjetlost.

U časopisu *Applied Chemistry* dokazano je da dvostruko pozitivno nabijen ion mangana (Mn2+) može emitirati cijan svjetlost i tako proizvesti bijelu svjetlost u kombinaciji s plavim poluvodičkim LED diodama. Ovaj razvoj mogao bi značajno smanjiti ovisnost LED tehnologije o rijetkim zemljama, jer je mangan široko rasprostranjen i lako se vadi u Zemljinoj kori. Tržište strojeva ističe.

Prednosti mangana

Ioni mangana ne samo da su češći od prethodno korištenih elemenata, nego također nude prednosti u fleksibilnosti geometrije koordinacije. Iako luminiscencija Mn2+ ostaje toplinski stabilna i može izdržati visoke temperature do 150 °C, njegova uporaba u LED diodama također predstavlja izazov. Veliki nedostatak Mn2+ je njegova neučinkovita apsorpcija, koja zahtijeva velike gustoće snage da bi se postigla dovoljna svjetlina. Istraživači pod vodstvom prof. Dr. Markus Suta i prof. dr. Hubert Huppertz rade na određivanju gustoće snage potrebne za konkurentnost postojećim tehnologijama.

Primjetan izazov u implementaciji također leži u luminiscentnoj boji. Ioni mangana mogu emitirati različite boje (zelenu ili crvenu) ovisno o broju okolnih atoma kisika, npr. sveučilište u Innsbrucku opisano u njihovim izvješćima. To omogućuje modulirano emitiranje svjetlosti, što bi moglo biti korisno za različite primjene.

Sažetak i izgledi

No upotreba mangana kao fosfora nije jedini fokus istraživanja. Supstanca Zn[B2(SO4)4] prvi put je otkrivena 2019. godine, koja se može prerađivati ​​kao “kruta otopina” u kombinaciji s mangan kloridom. Ovi novi pristupi pokazuju da mangan ne služi samo kao troškovno učinkovit, alternativni početni izvor za LED diode, već također pokreće razvoj inovativnih materijala. Međutim, kako bi se stvorile visoko učinkovite LED diode, potrebna su daljnja istraživanja kako bi se utvrdila točna svojstva fosfora aktiviranih manganom.

Sve u svemu, istraživanje mangana moglo bi revolucionirati LED tehnologiju i smanjiti ovisnost o skupim i ekološki štetnim sirovinama. Istraživači su stoga suočeni s izazovom daljnje optimizacije rezultata i dovođenja podsustava u tržišni oblik.