Rewolucja w świetle: mangan zastępuje drogie pierwiastki ziem rzadkich w diodach LED!

Rewolucja w świetle: mangan zastępuje drogie pierwiastki ziem rzadkich w diodach LED!

Prawie wszystkie obecne diody elektroluminescencyjne (LED) wymagają luminoforów na bazie pierwiastków ziem rzadkich, takich jak europ lub cer. Materiały te są nie tylko drogie, ale i trudne do zdobycia, gdyż zasoby surowców zlokalizowane są głównie w Chinach. Interdyscyplinarny zespół badawczy z Uniwersytetu Heinricha Heinego w Düsseldorfie i Uniwersytetu w Innsbrucku opracował obecnie obiecującą alternatywę: mangan. Głośny na Uniwersytecie Heinricha Heinego w Düsseldorfie mangan umożliwia produkcję nowego, wydajnego luminoforu, który może wytwarzać białe światło.

W czasopiśmie *Applied Chemistry* udowodniono, że podwójnie dodatnio naładowany jon manganu (Mn2+) jest w stanie emitować światło cyjanowe, a tym samym wytwarzać światło białe w połączeniu z niebieskimi półprzewodnikowymi diodami LED. Rozwój ten mógłby znacznie zmniejszyć zależność technologii LED od metali ziem rzadkich, ponieważ mangan jest szeroko rozpowszechniony i łatwo wydobywany w skorupie ziemskiej, a także Rynek maszyn przegląd najważniejszych wydarzeń.

Korzyści z manganu

Jony manganu są nie tylko bardziej powszechne niż wcześniej stosowane pierwiastki, ale także oferują korzyści w zakresie elastyczności geometrii koordynacyjnych. Chociaż luminescencja Mn2+ pozostaje stabilna termicznie i wytrzymuje wysokie temperatury do 150°C, jego zastosowanie w diodach LED również stwarza wyzwania. Główną wadą Mn2+ jest jego nieefektywna absorpcja, która wymaga dużej gęstości mocy, aby osiągnąć wystarczającą jasność. Naukowcy pod kierunkiem Jun.-Prof. Dr Markus Suta i prof. dr Hubert Huppertz pracują nad określeniem gęstości mocy niezbędnych do zapewnienia konkurencyjności w stosunku do istniejących technologii.

Zauważalnym wyzwaniem w realizacji jest także luminescencyjny kolor. Jony manganu mogą emitować różne kolory (zielony lub czerwony) w zależności od liczby otaczających atomów tlenu, np uniwersytet w Innsbrucku opisane w ich raportach. Umożliwia to modulowaną emisję światła, co może być korzystne w różnych zastosowaniach.

Podsumowanie i perspektywy

Jednak zastosowanie manganu jako luminoforu nie jest jedynym przedmiotem badań. W 2019 roku po raz pierwszy odkryto substancję Zn[B2(SO4)4], która w połączeniu z chlorkiem manganu może być przetwarzana w postaci „roztworu stałego”. Te nowe podejścia pokazują, że mangan nie tylko służy jako opłacalny, alternatywny surowiec wyjściowy do produkcji diod LED, ale także napędza rozwój innowacyjnych materiałów. Aby jednak stworzyć wysoce wydajne diody LED, konieczne są dalsze badania w celu określenia dokładnych właściwości luminoforów aktywowanych manganem.

Ogólnie rzecz biorąc, badania nad manganem mogłyby zrewolucjonizować technologię LED i zmniejszyć zależność od drogich i szkodliwych dla środowiska surowców. Przed badaczami stoi zatem wyzwanie dalszej optymalizacji wyników i doprowadzenia podsystemów do formy rynkowej.