Revolúcia vo svetle: Mangán nahrádza drahé vzácne zeminy v LED diódach!

Revolúcia vo svetle: Mangán nahrádza drahé vzácne zeminy v LED diódach!

Takmer všetky súčasné diódy vyžarujúce svetlo (LED) vyžadujú fosfor na báze vzácnych zemín, ako je európium alebo cér. Tieto materiály sú nielen drahé, ale aj ťažko dostupné, keďže zásoby surovín sa nachádzajú najmä v Číne. Interdisciplinárny výskumný tím z Univerzity Heinricha Heineho v Düsseldorfe a Univerzity v Innsbrucku teraz vyvinul sľubnú alternatívu: mangán. nahlas Univerzita Heinricha Heineho v Düsseldorfe mangán umožňuje výrobu nového účinného fosforu, ktorý dokáže produkovať biele svetlo.

V časopise *Applied Chemistry* bolo dokázané, že dvojnásobne kladne nabitý ión mangánu (Mn2+) je schopný vyžarovať azúrové svetlo a tým vytvárať biele svetlo v kombinácii s modrými polovodičovými LED diódami. Tento vývoj by mohol výrazne znížiť závislosť technológie LED od vzácnych zemín, keďže mangán je rozšírený a ľahko sa ťaží aj v zemskej kôre. Trh so strojmi zdôrazňuje.

Výhody mangánu

Mangánové ióny sú nielen bežnejšie ako predtým používané prvky, ale ponúkajú aj výhody v flexibilite koordinačných geometrií. Zatiaľ čo luminiscencia Mn2+ zostáva tepelne stabilná a dokáže odolávať vysokým teplotám až do 150 °C, jeho použitie v LED tiež predstavuje výzvy. Veľkou nevýhodou Mn2+ je jeho neefektívna absorpcia, ktorá vyžaduje vysoké výkonové hustoty na dosiahnutie dostatočného jasu. Vedci pod vedením Jun.-Prof. Dr. Markus Suta a prof. Dr. Hubert Huppertz pracujú na určení hustoty výkonu potrebnej na konkurencieschopnosť s existujúcimi technológiami.

Znateľná výzva pri implementácii spočíva aj v luminiscenčnej farbe. Mangánové ióny môžu vyžarovať rôzne farby (zelenú alebo červenú) v závislosti od počtu okolitých atómov kyslíka, ako napr univerzite v Innsbrucku opísané v ich správach. To umožňuje modulované vyžarovanie svetla, čo môže byť výhodné pre rôzne aplikácie.

Zhrnutie a výhľad

Použitie mangánu ako fosforu však nie je jediným zameraním výskumu. V roku 2019 bola prvýkrát objavená látka Zn[B2(SO4)4], ktorú je možné spracovať ako „tuhý roztok“ v kombinácii s chloridom mangánu. Tieto nové prístupy ukazujú, že mangán slúži nielen ako nákladovo efektívny, alternatívny východiskový zdroj pre LED diódy, ale tiež poháňa vývoj inovatívnych materiálov. Na vytvorenie vysoko účinných LED je však potrebný ďalší výskum na určenie presných vlastností mangánom aktivovaných fosforov.

Celkovo by výskum mangánu mohol spôsobiť revolúciu v technológii LED a znížiť závislosť od drahých a environmentálne škodlivých surovín. Výskumníci preto stoja pred výzvou ďalej optimalizovať výsledky a uviesť subsystémy do predajnej podoby.