ตามรายงานของสื่อต่างประเทศไดโอดเปล่งแสง (LED) เป็นวีรบุรุษของอุตสาหกรรมแสงสว่าง พวกเขาทํางานได้อย่างมีประสิทธิภาพกระจายความร้อนน้อยลงและมีอายุการใช้งานยาวนาน ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กําลังทํางานเกี่ยวกับวัสดุใหม่เพื่อให้ไฟ LED มีประสิทธิภาพมากขึ้นและมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นสําหรับการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สําหรับผู้บริโภคยาและความปลอดภัย
นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DOE) ห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรูคเฮเวนห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอลามอสและห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ SLAC รายงานว่าพวกเขาได้เตรียมแคลเซียมที่มั่นคงสําหรับไฟ LED ดังกล่าว Titanite nanocrystals สถาบันวิจัยจากภูมิภาคไต้หวันของจีนยังมีส่วนร่วมในการวิจัยนี้
Perovskites เป็นวัสดุประเภทหนึ่งที่มีโครงสร้างผลึกพิเศษที่ดูดซับและปล่อยแสงทําให้มีประโยชน์ในการใช้งานที่ประหยัดพลังงานรวมถึงเซลล์แสงอาทิตย์และเครื่องตรวจจับต่างๆ
ในขณะที่ perovskite nanocrystals เป็นผู้สมัครที่สําคัญสําหรับวัสดุ LED ชนิดใหม่พวกเขาพิสูจน์แล้วว่าไม่เสถียรในการทดสอบ ทีมรักษาเสถียรภาพ nanocrystals ในโครงสร้างที่มีรูพรุนที่เรียกว่ากรอบอินทรีย์โลหะหรือ MOFs ในระยะสั้น จากวัสดุที่อุดมสมบูรณ์ของโลกและทําที่อุณหภูมิห้องไฟ LED เหล่านี้สามารถเปิดใช้งานทีวีต้นทุนต่ําและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สําหรับผู้บริโภคอุปกรณ์ถ่ายภาพรังสีแกมมาที่ดีขึ้นและแม้แต่ระบบอิสระสําหรับยาการสแกนความปลอดภัยและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เปิดเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์
"เราแก้ปัญหาความมั่นคงของวัสดุ perovskite โดยการห่อหุ้มไว้ในโครงสร้าง MOF" Xuedan Ma นักวิทยาศาสตร์ของศูนย์วัสดุนาโนสเกล (CNM) ในอาร์กอนสํานักงานสิ่งอํานวยความสะดวกของผู้ใช้ของ DOE "การวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าวิธีการนี้ช่วยให้เราสามารถปรับปรุงความสว่างและเสถียรภาพของ nanocrystals เรืองแสงได้อย่างมาก"
Hsinhan Tsai อดีต JR Oppenheimer postdoc ที่มหาวิทยาลัย Los Alamos กล่าวเสริมว่า" แนวคิดที่น่าสนใจในการรวม perovskite nanocrystals ใน MOFs ได้รับการแสดงให้เห็นแล้วในรูปแบบผง แต่นี่เป็นครั้งแรกที่เราได้รวมเข้ากับชั้น emissive ของ LED ได้สําเร็จ"
ความพยายามก่อนหน้านี้ในการประดิษฐ์ไฟ LED nanocrystalline ถูกขัดขวางโดยการย่อยสลายของ nanocrystals กลับเข้าสู่ขั้นตอนจํานวนมากที่ไม่พึงประสงค์ซึ่งนําข้อดีของ nanocrystals และลดศักยภาพของพวกเขาเป็นไฟ LED ในทางปฏิบัติ สสารจํานวนมากประกอบด้วยพันล้านอะตอม วัสดุเช่น perovskites ประกอบด้วยอะตอมไม่กี่ถึงหลายพันอะตอมในระดับนาโนและดังนั้นจึงมีพฤติกรรมที่แตกต่างกัน
ในวิธีการใหม่ของพวกเขาทีมรักษาเสถียรภาพ nanocrystals โดยการประดิษฐ์พวกเขาในเมทริกซ์ของ MOF เช่นลูกเทนนิสที่ถูกยึดด้วยลวดหนาม พวกเขาใช้โหนดตะกั่วในกรอบเป็นสารตั้งต้นโลหะและเกลือฮาไลด์เป็นวัสดุอินทรีย์ สารละลายเกลือฮาไลด์ประกอบด้วยเมทิลแลมโมเนียมโบรไมด์ซึ่งทําปฏิกิริยากับตะกั่วในกรอบและประกอบนาโนคริสตัลรอบแกนนําในเมทริกซ์ เนื่องจากเมทริกซ์ช่วยให้ nanocrystals แยกออกจากกันพวกเขาจึงไม่โต้ตอบและย่อยสลาย วิธีการนี้ใช้วิธีการเคลือบแบบหนึ่งเดียวที่มีราคาแพงกว่ากระบวนการสุญญากาศที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันเพื่อทําไฟ LED อนินทรีย์
ไฟ LED ที่มีความเสถียรของ MOF สามารถผลิตแสงสีแดงน้ําเงินและสีเขียวสดใสและเฉดสีที่แตกต่างกันของแต่ละแสง
"ในงานนี้เราแสดงให้เห็นถึงเป็นครั้งแรกที่ perovskite nanocrystals เสถียรใน MOFs จะสร้างไฟ LED ที่สดใสและมีเสถียรภาพในหลากหลายสี" Wanyi Nie นักวิทยาศาสตร์ของศูนย์นาโนเทคโนโลยีแบบบูรณาการที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos กล่าว "เราสามารถสร้างสีที่แตกต่างกันปรับปรุงความบริสุทธิ์ของสีและเพิ่มผลผลิตควอนตัมเรืองแสงซึ่งเป็นการวัดความสามารถของวัสดุในการเปล่งแสง"
ทีมวิจัยใช้แหล่งโฟตอนขั้นสูง (APS) ซึ่งเป็นศูนย์ผู้ใช้วิทยาศาสตร์ของ DOE ในอาร์กอนเพื่อดําเนินการสเปกโตรสโคปีการดูดซับรังสีเอกซ์ที่ได้รับการแก้ไขตามเวลาซึ่งเป็นเทคนิคที่ช่วยให้พวกเขาค้นพบการเปลี่ยนแปลงของวัสดุ perovskite เมื่อเวลาผ่านไป นักวิจัยสามารถติดตามการเคลื่อนไหวของประจุผ่านวัสดุและเรียนรู้ข้อมูลสําคัญเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อแสงถูกปล่อยออกมา
"เราสามารถทําได้ด้วยชีพจรเอ็กซเรย์เดี่ยวที่ทรงพลังและโครงสร้างทางโลกที่เป็นเอกลักษณ์ของ APS เท่านั้น" ผู้นํากลุ่ม Xiaoyi Zhang กล่าวในแผนกวิทยาศาสตร์เอ็กซเรย์ของอาร์กอน "เราสามารถติดตามอนุภาคที่มีประจุในผลึก perovskite ขนาดเล็ก ตําแหน่ง s. "
ในการทดสอบความทนทานวัสดุทํางานได้ดีภายใต้รังสียูวีความร้อนและสนามไฟฟ้าโดยไม่เสื่อมสภาพและสูญเสียการตรวจจับแสงและประสิทธิภาพการส่องสว่างซึ่งเป็นเงื่อนไขสําคัญสําหรับการใช้งานจริงเช่นโทรทัศน์และเครื่องตรวจจับรังสี
