Forradalom a fényben: A mangán helyettesíti a drága ritkaföldfémeket a LED-ekben!

Forradalom a fényben: A mangán helyettesíti a drága ritkaföldfémeket a LED-ekben!

Szinte minden jelenlegi fénykibocsátó dióda (LED) ritkaföldfém-alapú foszfort igényel, például európium vagy cérium. Ezek az anyagok nemcsak drágák, de nehezen beszerezhetőek is, mivel a nyersanyagtartalékok elsősorban Kínában találhatók. A Düsseldorfi Heinrich Heine Egyetem és az Innsbrucki Egyetem interdiszciplináris kutatócsoportja most egy ígéretes alternatívát fejlesztett ki: a mangánt. Hangos a düsseldorfi Heinrich Heine Egyetemen A mangán új, hatékony foszfor előállítását teszi lehetővé, amely fehér fényt képes előállítani.

Az *Applied Chemistry* folyóiratban bebizonyosodott, hogy a kétszeresen pozitív töltésű mangánion (Mn2+) képes cián fényt kibocsátani, és így fehér fényt kelteni kék félvezető LED-ekkel kombinálva. Ez a fejlesztés jelentősen csökkentheti a LED technológia függőségét a ritkaföldfémektől, mivel a mangán elterjedt és könnyen kitermelhető a földkéregben is. Géppiac kiemeli.

A mangán előnyei

A mangánionok nemcsak gyakoribbak, mint korábban használt elemek, hanem a koordinációs geometriák rugalmasságában is előnyt jelentenek. Míg az Mn2+ lumineszcenciája termikusan stabil marad, és akár 150 °C-ig is ellenáll a magas hőmérsékletnek, a LED-ekben való alkalmazása is kihívásokat jelent. Az Mn2+ nagy hátránya a nem hatékony abszorpciója, amely nagy teljesítménysűrűséget igényel a megfelelő fényerő eléréséhez. A kutatók jún.-Prof. Dr. Markus Suta és Prof. Dr. Hubert Huppertz azon dolgoznak, hogy meghatározzák a meglévő technológiákkal való versenyképességhez szükséges teljesítménysűrűséget.

A megvalósítás során szembetűnő kihívást jelent a lumineszcens szín is. A mangánionok a környező oxigénatomok számától függően különböző színeket (zöld vagy piros) bocsáthatnak ki, mint pl. az Innsbrucki Egyetem beszámolójukban leírták. Ez lehetővé teszi a modulált fénykibocsátást, ami különféle alkalmazásoknál előnyös lehet.

Összegzés és kitekintés

De a mangán foszforként való felhasználása nem az egyetlen kutatási fókusz. 2019-ben fedezték fel először a Zn[B2(SO4)4] anyagot, amely mangán-kloriddal kombinálva „szilárd oldatként” feldolgozható. Ezek az új megközelítések azt mutatják, hogy a mangán nemcsak költséghatékony, alternatív kiindulási forrásként szolgál a LED-ek számára, hanem innovatív anyagok fejlesztését is ösztönzi. A nagy hatékonyságú LED-ek létrehozásához azonban további kutatások szükségesek a mangánaktivált fényporok pontos tulajdonságainak meghatározásához.

Összességében a mangán kutatása forradalmasíthatja a LED-technológiát, és csökkentheti a drága és környezetre káros nyersanyagoktól való függőséget. A kutatók tehát azzal a kihívással néznek szembe, hogy tovább optimalizálják az eredményeket, és piacképes formába hozzák az alrendszereket.