Suche
Mein Konto
Revolutie in licht: mangaan vervangt dure zeldzame aardmetalen in LED's!
Onderzoek aan de universiteiten van Düsseldorf en Innsbruck ontwikkelt op mangaan gebaseerde LED-technologieën als een kosteneffectief alternatief voor zeldzame aardmetalen.
Revolutie in licht: mangaan vervangt dure zeldzame aardmetalen in LED's!
Bijna alle huidige lichtemitterende diodes (LED's) vereisen fosforen op basis van zeldzame aardmetalen zoals europium of cerium. Deze materialen zijn niet alleen duur, maar ook lastig verkrijgbaar, omdat de grondstoffenvoorraden zich vooral in China bevinden. Een interdisciplinair onderzoeksteam van de Heinrich Heine Universiteit Düsseldorf en de Universiteit van Innsbruck heeft nu een veelbelovend alternatief ontwikkeld: mangaan. Luidruchtig de Heinrich Heine Universiteit Düsseldorf mangaan maakt de productie mogelijk van een nieuwe, efficiënte fosfor die wit licht kan produceren.
In het tijdschrift *Applied Chemistry* werd bewezen dat het dubbel positief geladen mangaanion (Mn2+) in combinatie met blauwe halfgeleider-LED's cyaan licht kan uitstralen en zo wit licht kan produceren. Deze ontwikkeling zou de afhankelijkheid van LED-technologie van zeldzame aardmetalen aanzienlijk kunnen verminderen, aangezien mangaan wijdverspreid is en gemakkelijk kan worden gewonnen in de aardkorst. Machinemarkt hoogtepunten.
De voordelen van mangaan
Mangaanionen komen niet alleen vaker voor dan eerder gebruikte elementen, maar bieden ook voordelen in de flexibiliteit van coördinatiegeometrieën. Hoewel de luminescentie van Mn2+ thermisch stabiel blijft en bestand is tegen hoge temperaturen tot 150 °C, brengt het gebruik ervan in LED's ook uitdagingen met zich mee. Een groot nadeel van Mn2+ is de inefficiënte absorptie, die een hoge vermogensdichtheid vereist om voldoende helderheid te bereiken. De onderzoekers onder leiding van Jun.-Prof. Dr. Markus Suta en prof. dr. Hubert Huppertz werken aan het bepalen van de energiedichtheden die nodig zijn om concurrerend te zijn met bestaande technologieën.
Een opvallende uitdaging bij de uitvoering ligt ook in de lichtgevende kleur. Mangaanionen kunnen verschillende kleuren (groen of rood) uitstralen, afhankelijk van het aantal omringende zuurstofatomen de Universiteit van Innsbruck beschreven in hun rapportage. Dit maakt gemoduleerde lichtemissie mogelijk, wat voor verschillende toepassingen voordelig kan zijn.
Samenvatting en vooruitzichten
Maar het gebruik van mangaan als fosfor is niet de enige focus van het onderzoek. In 2019 werd voor het eerst de stof Zn[B2(SO4)4] ontdekt, die in combinatie met mangaanchloride als ‘vaste oplossing’ kan worden verwerkt. Deze nieuwe benaderingen laten zien dat mangaan niet alleen dient als een kosteneffectieve, alternatieve uitgangsbron voor LED's, maar ook de ontwikkeling van innovatieve materialen stimuleert. Om zeer efficiënte LED's te creëren is echter verder onderzoek nodig om de exacte eigenschappen van door mangaan geactiveerde fosforen te bepalen.
Over het geheel genomen zou onderzoek naar mangaan een revolutie teweeg kunnen brengen in de LED-technologie en de afhankelijkheid van dure en voor het milieu schadelijke grondstoffen kunnen verminderen. De onderzoekers staan daarom voor de uitdaging om de resultaten verder te optimaliseren en de subsystemen in een verkoopbare vorm te brengen.