Revoluție în lumină: Manganul înlocuiește pământurile rare scumpe din LED-uri!

Revoluție în lumină: Manganul înlocuiește pământurile rare scumpe din LED-uri!

Aproape toate diodele emițătoare de lumină (LED-uri) actuale necesită fosfori pe bază de pământuri rare, cum ar fi europiu sau ceriu. Aceste materiale nu sunt doar scumpe, ci și greu de obținut, deoarece rezervele de materii prime sunt localizate în principal în China. O echipă de cercetare interdisciplinară de la Universitatea Heinrich Heine Düsseldorf și Universitatea din Innsbruck a dezvoltat acum o alternativă promițătoare: manganul. Tare Universitatea Heinrich Heine Düsseldorf manganul permite producerea unui nou fosfor eficient, care poate produce lumină albă.

În jurnalul *Applied Chemistry* s-a dovedit că ionul de mangan încărcat dublu pozitiv (Mn2+) este capabil să emită lumină cyan și astfel să producă lumină albă în combinație cu LED-uri semiconductoare albastre. Această dezvoltare ar putea reduce semnificativ dependența tehnologiei LED de pământurile rare, deoarece manganul este larg răspândit și ușor de extras în scoarța terestră. Piața de mașini evidențiază.

Beneficiile manganului

Ionii de mangan nu numai că sunt mai des întâlniți decât elementele utilizate anterior, dar oferă și avantaje în flexibilitatea geometriilor de coordonare. În timp ce luminescența Mn2+ rămâne stabilă termic și poate rezista la temperaturi ridicate de până la 150 °C, utilizarea sa în LED-uri prezintă, de asemenea, provocări. Un dezavantaj major al Mn2+ este absorbția sa ineficientă, care necesită densități mari de putere pentru a obține o luminozitate suficientă. Cercetătorii conduși de Jun.-Prof. Dr. Markus Suta și Prof. Dr. Hubert Huppertz lucrează la determinarea densităților de putere necesare pentru a fi competitivi cu tehnologiile existente.

O provocare notabilă în implementare constă și în culoarea luminiscentă. Ionii de mangan pot emite culori diferite (verde sau roșu) în funcție de numărul de atomi de oxigen din jur, cum ar fi Universitatea din Innsbruck descrise în raportarea lor. Acest lucru permite emisia de lumină modulată, care ar putea fi avantajoasă pentru diverse aplicații.

Rezumat și perspective

Dar utilizarea manganului ca fosfor nu este singurul obiectiv al cercetării. Substanța Zn[B2(SO4)4] a fost descoperită pentru prima dată în 2019, care poate fi procesată ca „soluție solidă” în combinație cu clorură de mangan. Aceste noi abordări arată că manganul nu numai că servește ca o resursă de pornire alternativă, rentabilă pentru LED-uri, ci stimulează și dezvoltarea materialelor inovatoare. Cu toate acestea, pentru a crea LED-uri extrem de eficiente, sunt necesare cercetări suplimentare pentru a determina proprietățile exacte ale fosforilor activați cu mangan.

În general, cercetarea asupra manganului ar putea revoluționa tehnologia LED și ar putea reduce dependența de materiile prime scumpe și dăunătoare mediului. Prin urmare, cercetătorii se confruntă cu provocarea de a optimiza în continuare rezultatele și de a aduce subsistemele într-o formă comercializabilă.