Revolution i ljuset: Mangan ersätter dyra sällsynta jordartsmetaller i lysdioder!

Revolution i ljuset: Mangan ersätter dyra sällsynta jordartsmetaller i lysdioder!

Nästan alla nuvarande lysdioder (LED) kräver fosfor baserad på sällsynta jordartsmetaller som europium eller cerium. Dessa material är inte bara dyra, utan också svåra att få tag på, eftersom råvarureserverna huvudsakligen finns i Kina. En tvärvetenskaplig forskargrupp från Heinrich Heine University Düsseldorf och University of Innsbruck har nu tagit fram ett lovande alternativ: mangan. Högt Heinrich Heine-universitetet i Düsseldorf mangan möjliggör produktion av en ny, effektiv fosfor som kan producera vitt ljus.

I tidskriften *Applied Chemistry* bevisades att den dubbelt positivt laddade manganjonen (Mn2+) kan avge cyanljus och därmed producera vitt ljus i kombination med blå halvledar-LED. Denna utveckling kan avsevärt minska LED-teknikens beroende av sällsynta jordartsmetaller, eftersom mangan är utbrett och lätt bryts i jordskorpan, liksom Maskinmarknad höjdpunkter.

Fördelarna med mangan

Manganjoner är inte bara vanligare än tidigare använda element, utan erbjuder också fördelar i flexibiliteten hos koordinationsgeometrier. Även om luminescensen hos Mn2+ förblir termiskt stabil och tål höga temperaturer på upp till 150 °C, innebär användningen av det i lysdioder också utmaningar. En stor nackdel med Mn2+ är dess ineffektiva absorption, vilket kräver höga effekttätheter för att uppnå tillräcklig ljusstyrka. Forskarna under ledning av Jun.-Prof. Dr. Markus Suta och Prof. Dr. Hubert Huppertz arbetar med att bestämma de effekttätheter som krävs för att vara konkurrenskraftiga med befintlig teknik.

En märkbar utmaning i implementeringen ligger också i den självlysande färgen. Manganjoner kan avge olika färger (grönt eller rött) beroende på antalet omgivande syreatomer, som t.ex. universitetet i Innsbruck beskrivs i deras rapportering. Detta möjliggör modulerad ljusemission, vilket kan vara fördelaktigt för olika tillämpningar.

Sammanfattning och utsikter

Men användningen av mangan som fosfor är inte forskningens enda fokus. Ämnet Zn[B2(SO4)4] upptäcktes för första gången 2019, som kan bearbetas som en ”fast lösning” i kombination med manganklorid. Dessa nya tillvägagångssätt visar att mangan inte bara fungerar som en kostnadseffektiv, alternativ startresurs för lysdioder, utan också driver utvecklingen av innovativa material. Men för att skapa högeffektiva lysdioder krävs ytterligare forskning för att fastställa de exakta egenskaperna hos manganaktiverade fosforer.

Sammantaget kan forskning om mangan revolutionera LED-tekniken och minska beroendet av dyra och miljöskadliga råvaror. Forskarna ställs därför inför utmaningen att ytterligare optimera resultaten och få delsystemen i en marknadsmässig form.