Den kristallina strukturen hos det föreslagna materialet. De gröna prickarna representerar cesiumatomer, och de blå kropparna motsvarar [Cu 2 jag 5 ] 3 enheter som är begränsade mellan dem. Cesiumatomerna plus [Cu 2 jag 5 ] 3 enheter kan betraktas som kärna-skal-strukturer, vilket förbättrar materialets fotoluminescerande egenskaper. Kredit:Advanced Materials
Forskare vid Tokyo Institute of Technology har designat ett nytt fotoluminescerande material som är billigt att tillverka, använder inte giftiga utgångsmaterial, och är mycket stabil, förbättra förståelsen av fotoluminescensens kvantiska natur.
Att förstå och bemästra genereringen av ljus kan göra det möjligt för forskare att bygga och förbättra alla typer av optiska och elektroniska enheter. Quantum dots (QDs), speciellt skräddarsydda nanopartiklar som avger ljus vid vissa frekvenser när de exciteras, är ett av nanoteknikens centrala teman. Dock, deras applikationer är begränsade – det är svårt att tillverka QD-tunna filmer, de använder giftiga utgångsmaterial som kadmium och bly, och att syntetisera dem är dyrt. Vissa fotoluminescerande nolldimensionella (0D) material (dvs material där elektroner är begränsade till några nanometer och kan exciteras för att producera ljus) har testats, men de förlitade sig fortfarande mycket på bly. Således, forskare vid Tokyo Institute of Technology, ledd av Prof. Hideo Hosono, designat en blyfri, fotoluminescerande 0-D-material och analyserade det för att få insikt om naturen hos fotoluminescerande material.
Det tillverkade materialet, Cs 3 Cu 2 jag 5 , har en kristallin struktur, som visas i figur 1. Cesiumatomerna begränsar [Cu 2 jag 5 ]3 enheter, som avger blått ljus när de exciteras vid specifika frekvenser som liknar QDs. Forskarna kunde tillverka en tunn film med detta material, som visade sig vara mycket stabil och hade utmärkta fotoluminescerande egenskaper. "Den tunna filmen uppvisade god stabilitet under omgivande förhållanden, det är, ingen märkbar försämring av fotoluminescerande kvantutbyte (PLQY) under två månader, " konstaterar Hosono.
Teamet gick ett steg längre och visade två applikationer med detta material. Den första var en vit självlysande film, tillverkas genom att blanda det blåemitterande materialet med en gul fosfor i ett specifikt förhållande för att producera vitt ljus. Som visas i figur 2, filmer som avger ljus av olika färger kan framställas genom att variera förhållandet mellan de använda ingredienserna. Den andra applikationen var en blå LED, som tyvärr uppvisade dålig elektroluminescens (EL) prestanda. Dock, detta gjorde det möjligt för teamet att bättre förstå de underliggande EL-mekanismerna, vilket kommer att vara användbart i framtida forskning. "Utforskningen av lågdimensionella föreningar baserade på en Cu(I)-halogenid visade sig vara en ny väg för att få ett Pb-fritt självlysande material med hög PLQY-halt, " avslutar Hosono. Sådana material kommer förhoppningsvis att se dagens ljus i framtida optiska och nanoteknologiska tillämpningar.
(a) Genom att blanda det föreslagna materialet med en gul fosfor, en vit fotoluminescerande film gjordes, demonstrerar en av de potentiella tillämpningarna av detta nya material. (b) Färgen på den producerade fotoluminescerande filmen kan ändras genom att justera förhållandet mellan det föreslagna materialet och den gula fosfor som används. Kredit:Avancerat material
