14:27 2022-01-25
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Asimetria este cheia pentru crearea de LED-uri albastre perovskite mai stabile
_ Asimetria este cheie pentru crearea de LED-uri albastre perovskite mai stabile
Cercetătorii de la Universitatea Absolventă a Institutului de Știință și Tehnologie din Okinawa (OIST) au dezvoltat LED-uri albastre bazate pe un material numit perovskit cu halogenuri metalice, care, pentru prima dată, utilizează punți asimetrice pentru a menține straturile de perovskit împreună, creând o structură mai stabilă.
Studiul, publicat recent în Journal of the American Chemical Society pe 18 noiembrie 2021, ar putea aduce LED-urile perovskite cu un pas mai aproape de comercializare. .
„Perovskiții au potențialul de a schimba jocul real în industria de iluminat”, a spus primul autor, dr. Yuqiang Liu, fost cercetător post-doctoral în Unitatea de Științe a Materialelor Energetice și a Suprafeței OIST și în prezent, profesor la Universitatea Qingdao, China. „În doar câțiva ani, eficiența LED-urilor perovskite – cât de bine pot transfera energia electrică în energie luminoasă – a crescut la un nivel care rivalizează cu LED-urile tradiționale și, în curând, le va depăși.”
Pe lângă nivelurile de eficiență, LED-urile perovskite au, de asemenea, numeroase avantaje față de tehnologiile LED actuale de pe piață, deoarece au potențialul de a produce culori mai strălucitoare și mai pure la o fracțiune din costul de producție.
Cu toate acestea, stabilitatea LED-urile perovskite rămân o barieră uriașă, durata de viață operațională chiar și a celor mai stabile LED-uri durând doar câteva sute de ore. LED-urile albastre, în special, au rămas în urmă față de LED-urile de culoare roșie și verde, cu o durată de viață de mai puțin de două ore și aproximativ jumătate din nivelul de eficiență.
Dar fără LED-uri albastre, aplicații practice folosind perovskiți colorați. display-urile sau deoarece sursele de lumină sunt limitate, deoarece lumina roșie, verde și albastră trebuie amestecată pentru a produce întreaga gamă de culori, inclusiv albul, a explicat profesorul Yabing Qi, autor principal al lucrării și șeful OIST Energy Materials and Surface Sciences. Unitate.
„Din punct de vedere istoric, emisia de albastru a fost întotdeauna mult mai dificil de realizat”, a continuat prof. Qi. „Ledul-urile albastre, câștigătoare de premiul Nobel, care au fost fabricate pentru prima dată folosind nitrură de galiu, a durat trei decenii mai mult să se dezvolte decât LED-urile roșii și verzi – și chiar și acum, crearea de cristale mari, de înaltă calitate, de nitrură de galiu rămâne o provocare și costisitoare. Deci, există foarte mare nevoie de cercetare a noilor materiale care emit albastru, cum ar fi perovskiții.”
În studiu, oamenii de știință au analizat una dintre problemele majore observate în LED-urile albastre perovskite - problema segregării halogenurilor.
Când se formează cristale de perovskit cu halogenuri metalice, halogenurile se leagă într-o formă octaedrică în jurul unui atom de metal. Un ion pozitiv este situat între patru dintre aceste forme octaedrice.
Cu toate acestea, atunci când se aplică o tensiune pe un LED perovskit, care este necesar pentru ca LED-ul să emită lumină, provoacă și ionii de halogenură negativi care formează structura octaedrică pentru a se separa și a migra către capătul pozitiv al LED-ului. Ionii pozitivi dintre formele octaedrice migrează, de asemenea, la capătul negativ al LED-ului. Această migrare a ionilor degradează structura perovskitului, determinând eficiența LED-ului să scadă și culoarea albastră să treacă la o nuanță mai verde.
Pentru a încerca să combată problema segregării halogenurilor, cercetătorii au creat LED-uri albastre cu un tip de structură de perovskit numită structură de fază Dion-Jacobson, în care straturi bidimensionale (2D) de cristal de perovskit sunt stivuite unul peste altul. Straturile de perovskit sunt apoi legate între ele prin punți moleculare, crescând stabilitatea întregii structuri.
În cercetările anterioare, punțile moleculare care au fost create erau simetrice, ceea ce înseamnă că ambele capete ale moleculei arătau la fel. .
Acum, pentru prima dată, cercetătorii au explorat dacă utilizarea unei punți asimetrice, unde fiecare capăt era diferit, a afectat proprietățile generale ale LED-ului perovskit.
Cercetătorii au descoperit că, atunci când molecula de legătură era asimetrică, a încetinit migrarea ionilor peste straturile de perovskit, îmbunătățind prin urmare stabilitatea structurii perovskitului.
Echipa a propus. că asimetria provoacă modificări în modul în care electronii sunt distribuiți pe molecula de legătură, creând astfel un mic câmp electric dipol între straturi.
„Credem că acest câmp electric dipol este ceea ce interferează cu migrarea ionilor. , și prin urmare menținerea stabilității”, a spus prof. Qi.
Pe lângă rezolvarea problemei segregării halogenurilor în LED-urile perovskite, strategia de utilizare a punților asimetrice ar putea fi aplicată și altor dispozitive pe bază de perovskit, cum ar fi ca celule solare perovskite.
„Este un progres interesant în ceea ce privește crearea a tot felul de dispozitive perovskite cu viață mai lungă”, a concluzionat prof. Qi.
Comentarii:
Adauga Comentariu