Белый свет без платины: новые светодиоды на основе металл-органических соединений
Светодиоды белого цвета — источники света, которые можно использовать для освещения разных мест, например, улиц или экранов телефонов. Они превращают электричество в свет очень хорошо и долго работают. Но сделать такие светодиоды — не просто. Большинство таких светодиодов сделаны из органических молекул, в которые добавляют дорогие и редкие металлы, например, иридий и осмий. Из-за этого светодиоды стоят дорого и их немного.
Но есть другой способ получить белый свет из органических соединений. Группа ученых из России и Италии нашла, что можно использовать более дешевые и обычные металлы, например, скандий, лантан, алюминий и галлий, для создания светящихся соединений с органическими молекулами, которые называются β-дикетоны. Эти молекулы имеют особую форму, в которой две группы с кислородом соединены одним атомом углерода, а еще есть кольца с атомами углерода и азота.
Ученые показали, что такие соединения светятся сине-зеленым цветом, который можно менять, если менять металл в соединении. Они также показали, что эффективность свечения таких соединений в 40 раз больше, чем у чистых β-дикетонов без металла. Это значит, что больше энергии превращается в свет, а не в тепло.
Это открытие дает возможность создать новое поколение светодиодов белого цвета на основе соединений с металлами и органическими молекулами. Такие светодиоды будут более дешевыми и эффективными, чем те, что используют дорогие металлы. Они также будут иметь возможность менять цвет свечения по желанию пользователя.
— руководитель проекта, поддержанного РНФ, Илья Тайдаков, доктор химических наук, руководитель лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» Отдела спектроскопии ФИАН.
Исследование было проведено сотрудниками Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва) в сотрудничестве с коллегами из Италии. Результаты работы были опубликованы в журнале Journal of Materials Chemistry C.
В статье ученые подробно рассказали о том, как они сделали и изучили полученные соединения с помощью разных методов. Они также объяснили, как работают эти соединения и почему они светятся разными цветами. Они выяснили, что для соединений с металлами третьей группы таблицы Менделеева (это скандий, лантан и другие) свечение происходит за счет перехода электронов внутри органической молекулы β-дикетона, а для соединений с металлами тринадцатой группы (это алюминий, галлий и другие) — за счет перехода электронов между металлом и β-дикетоном. Они также отметили, что цвет свечения зависит от того, какие электроны есть у металла, как он соединен с β-дикетоном и как они расположены в пространстве.
Исследователи подчеркнули, что полученные соединения имеют потенциал для применения в светодиодах белого цвета, поскольку они светятся хорошо и имеют широкий спектр излучения. Они также предположили, что можно добиться белого света путем смешивания соединений с разными металлами или путем создания сложных структур с несколькими слоями разных соединений.
Но есть другой способ получить белый свет из органических соединений. Группа ученых из России и Италии нашла, что можно использовать более дешевые и обычные металлы, например, скандий, лантан, алюминий и галлий, для создания светящихся соединений с органическими молекулами, которые называются β-дикетоны. Эти молекулы имеют особую форму, в которой две группы с кислородом соединены одним атомом углерода, а еще есть кольца с атомами углерода и азота.
Ученые показали, что такие соединения светятся сине-зеленым цветом, который можно менять, если менять металл в соединении. Они также показали, что эффективность свечения таких соединений в 40 раз больше, чем у чистых β-дикетонов без металла. Это значит, что больше энергии превращается в свет, а не в тепло.
Это открытие дает возможность создать новое поколение светодиодов белого цвета на основе соединений с металлами и органическими молекулами. Такие светодиоды будут более дешевыми и эффективными, чем те, что используют дорогие металлы. Они также будут иметь возможность менять цвет свечения по желанию пользователя.
Наши комплексы имеют высокий потенциал в качестве светоизлучающего слоя для создания новых белых органических светодиодов. Достаточная яркость их люминесценции и низкая стоимость синтеза позволяют надеяться, что подобные материалы можно будет использовать в прототипах светодиодных источников света. В наших ближайших планах — начать лабораторное тестирование таких образцов
— руководитель проекта, поддержанного РНФ, Илья Тайдаков, доктор химических наук, руководитель лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» Отдела спектроскопии ФИАН.
Исследование было проведено сотрудниками Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва) в сотрудничестве с коллегами из Италии. Результаты работы были опубликованы в журнале Journal of Materials Chemistry C.
В статье ученые подробно рассказали о том, как они сделали и изучили полученные соединения с помощью разных методов. Они также объяснили, как работают эти соединения и почему они светятся разными цветами. Они выяснили, что для соединений с металлами третьей группы таблицы Менделеева (это скандий, лантан и другие) свечение происходит за счет перехода электронов внутри органической молекулы β-дикетона, а для соединений с металлами тринадцатой группы (это алюминий, галлий и другие) — за счет перехода электронов между металлом и β-дикетоном. Они также отметили, что цвет свечения зависит от того, какие электроны есть у металла, как он соединен с β-дикетоном и как они расположены в пространстве.
Исследователи подчеркнули, что полученные соединения имеют потенциал для применения в светодиодах белого цвета, поскольку они светятся хорошо и имеют широкий спектр излучения. Они также предположили, что можно добиться белого света путем смешивания соединений с разными металлами или путем создания сложных структур с несколькими слоями разных соединений.
- Евгения Бусина
- Илья Тайдаков
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....