เมื่อเร็ว ๆ นี้กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DOE) ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนใน Lemont รัฐอิลลินอยส์เป็นผู้นําในการพัฒนาวัสดุ LED ที่สําคัญ
นักวิจัยของทีมห้องปฏิบัติการปฏิรูปกล่าวว่า" ไฟ LED มีประสิทธิภาพสูงปล่อยความร้อนน้อยลงและมีอายุการใช้งานยาวนาน" "นักวิทยาศาสตร์กําลังศึกษาวัสดุใหม่เพื่อให้ไฟ LED มีประสิทธิภาพและอายุการใช้งานยาวนานขึ้น และนําไปใช้กับสาขาอิเล็กทรอนิกส์ ยา และความปลอดภัยสําหรับผู้บริโภค"
นักวิจัยและพันธมิตรจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven, ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos และ SLAC ห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติรายงานว่าพวกเขาได้เตรียมนาโนคริสตัล perovskite ที่มั่นคงสําหรับ LED นี้
"Nature Photonics" ตีพิมพ์เอกสารที่อธิบายถึงการทํางานของกลุ่ม "การวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าวิธีนี้ช่วยให้เราสามารถปรับปรุงความสว่างและเสถียรภาพของนาโนคริสตัลเรืองแสงได้อย่างมาก" Xuedan Ma
Perovskite nanocrystals เป็นผู้สมัครหลักสําหรับวัสดุ LED ชนิดใหม่ แต่เป็นเวลานานมันพิสูจน์แล้วว่าไม่เสถียรในการทดสอบ
ทีมวิจัยรักษาเสถียรภาพของนาโนคริสตัลในโครงสร้างที่มีรูพรุนที่เรียกว่ากรอบอินทรีย์โลหะ (MOF)
จากวัสดุที่อุดมสมบูรณ์บนโลกและผลิตที่อุณหภูมิห้องไฟ LED เหล่านี้อาจเปิดใช้งานทีวีและเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีต้นทุนต่ํากว่ารวมถึงอุปกรณ์ถ่ายภาพรังสีแกมมาที่ดีขึ้นแม้สําหรับยาการสแกนความปลอดภัยและวิทยาศาสตร์ วิจัยเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเอง
นักวิทยาศาสตร์ของศูนย์วัสดุนาโนอาร์กอน (CNM) สํานักงานสิ่งอํานวยความสะดวกผู้ใช้ทางวิทยาศาสตร์ของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกากล่าว "การวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าวิธีนี้สามารถช่วยปรับปรุงความสว่างและเสถียรภาพของนาโนคริสตัลเรืองแสงได้อย่างมาก"
"แนวคิดการดําเนินงานของการรวมนาโนคริสตัล perovskite ใน MOF ได้รับการพิสูจน์ในรูปแบบผง แต่นี่เป็นครั้งแรกที่เราได้รวมเข้ากับชั้นการปล่อยของ LED ได้สําเร็จ"
ความพยายามก่อนหน้านี้ในการผลิตไฟ LED นาโนคริสตัลไลน์ถูกขัดขวางโดยการย่อยสลายของ nanocrystals กลับไปที่ขั้นตอนปริมาณที่ต้องการสูญเสียข้อดีของ nanocrystals และทําให้ศักยภาพของพวกเขาลดลงเป็นไฟ LED ในทางปฏิบัติ
สสารจํานวนมากมักจะประกอบด้วยพันล้านอะตอม วัสดุเช่น perovskites ประกอบด้วยอะตอมไม่กี่ถึงสองสามพันอะตอมในระยะนาโนเมตรดังนั้นพวกเขาจึงทํางานแตกต่างกัน
ในวิธีการใหม่ของพวกเขาทีมวิจัยรักษาเสถียรภาพของ nanocrystals โดยการสร้าง nanocrystals ในเมทริกซ์ของ MOF ซึ่งพวกเขาอธิบายว่า "เหมือนลูกเทนนิสที่จับโดยลวดหนาม" พวกเขาใช้โหนดตะกั่วในกรอบเป็นสารตั้งต้นโลหะและเกลือฮาไลด์เป็นวัสดุอินทรีย์
สารละลายเกลือฮาไลด์ประกอบด้วยเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์ซึ่งทําปฏิกิริยากับตะกั่วในกรอบในการประกอบนาโนคริสตัลรอบแกนนําในเมทริกซ์
เมทริกซ์แยกนาโนคริสตัลออกจากกันดังนั้นพวกเขาจึงไม่โต้ตอบและลดระดับลง วิธีนี้ใช้วิธีการเคลือบสารละลายซึ่งมีราคาถูกกว่ากระบวนการสูญญากาศที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับการผลิตไฟ LED อนุตรีย์
ไฟ LED ที่เสถียร MOF สามารถผลิตแสงสีแดงสีน้ําเงินและสีเขียวสดใสรวมถึงเฉดสีที่แตกต่างกันของแต่ละแสง
Wani Nie นักวิทยาศาสตร์ของศูนย์นาโนเทคโนโลยีแบบบูรณาการที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos กล่าวว่า"ในงานนี้เราได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกที่ perovskite nanocrystals ที่มีเสถียรภาพใน MOF จะสร้างสีที่สดใสและมีเสถียรภาพของสีต่างๆ แอลดี" "เราสามารถสร้างสีที่แตกต่างกันปรับปรุงความบริสุทธิ์ของสีและเพิ่มผลผลิตควอนตัมเรืองแสง นี่คือการวัดความสามารถในการส่องสว่างของวัสดุ"
ทีมวิจัยใช้แหล่งโฟตอนขั้นสูง (APS) สําหรับสเปกโตรสโคปีดูดซับรังสีเอกซ์ที่ได้รับการแก้ไขตามเวลาซึ่งเป็นเทคนิคที่ช่วยให้พวกเขาค้นพบการเปลี่ยนแปลงของวัสดุ perovskite เมื่อเวลาผ่านไป นักวิจัยสามารถติดตามการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าผ่านวัสดุและเข้าใจข้อมูลสําคัญที่เกิดขึ้นเมื่อแสงถูกปล่อยออกมา
