Suche
Mein Konto
Revolucija v svetlobi: mangan nadomešča drage redke zemlje v LED diodah!
Raziskave na univerzah v Düsseldorfu in Innsbrucku razvijajo tehnologije LED na osnovi mangana kot stroškovno učinkovito alternativo redkim zemljam.
Revolucija v svetlobi: mangan nadomešča drage redke zemlje v LED diodah!
Skoraj vse trenutne svetleče diode (LED) potrebujejo fosforje na osnovi redkih zemelj, kot sta europij ali cerij. Ti materiali niso le dragi, ampak jih je tudi težko dobiti, saj se zaloge surovin nahajajo predvsem na Kitajskem. Interdisciplinarna raziskovalna skupina z Univerze Heinrich Heine Düsseldorf in Univerze v Innsbrucku je zdaj razvila obetavno alternativo: mangan. Glasno Univerza Heinrich Heine Düsseldorf mangan omogoča proizvodnjo novega, učinkovitega fosforja, ki lahko proizvaja belo svetlobo.
V reviji *Applied Chemistry* je bilo dokazano, da lahko dvojno pozitivno nabit manganov ion (Mn2+) oddaja cian svetlobo in tako proizvaja belo svetlobo v kombinaciji z modrimi polprevodniškimi LED. Ta razvoj bi lahko bistveno zmanjšal odvisnost tehnologije LED od redkih zemelj, saj je mangan zelo razširjen in ga je enostavno pridobivati tudi v zemeljski skorji. Trg strojev poudarki.
Prednosti mangana
Manganovi ioni niso samo bolj pogosti od predhodno uporabljenih elementov, ampak nudijo tudi prednosti pri prilagodljivosti koordinacijskih geometrij. Medtem ko luminiscenca Mn2+ ostaja toplotno stabilna in lahko prenese visoke temperature do 150 °C, predstavlja izziv tudi njegova uporaba v LED. Velika pomanjkljivost Mn2+ je njegova neučinkovita absorpcija, ki zahteva visoko gostoto moči za doseganje zadostne svetlosti. Raziskovalci pod vodstvom prof. Dr. Markus Suta in prof. dr. Hubert Huppertz se ukvarjata z določanjem gostote moči, potrebne za konkurenčnost obstoječim tehnologijam.
Opazen izziv pri izvedbi je tudi luminiscentna barva. Manganovi ioni lahko oddajajo različne barve (zeleno ali rdečo), odvisno od števila okoliških atomov kisika, kot npr. Univerza v Innsbrucku opisano v njihovem poročilu. To omogoča modulirano oddajanje svetlobe, kar je lahko koristno za različne aplikacije.
Povzetek in pogled
Toda uporaba mangana kot fosforja ni edino središče raziskav. Leta 2019 je bila prvič odkrita snov Zn[B2(SO4)4], ki jo je mogoče obdelati kot »trdno raztopino« v kombinaciji z manganovim kloridom. Ti novi pristopi kažejo, da mangan ne služi le kot stroškovno učinkovit, alternativni začetni vir za LED diode, ampak tudi spodbuja razvoj inovativnih materialov. Za ustvarjanje visoko učinkovitih LED so potrebne nadaljnje raziskave za določitev natančnih lastnosti fosforjev, aktiviranih z manganom.
Na splošno bi raziskave mangana lahko revolucionirale tehnologijo LED in zmanjšale odvisnost od dragih in okolju škodljivih surovin. Raziskovalci so zato pred izzivom nadaljnje optimizacije rezultatov in spravljanja podsistemov v tržno obliko.