Группа российских и китайских ученых предложила новый способ создания люминесцентного материала и продемонстрировала его эффективность на примере соединения алюмосиликата натрия ортокремниевой кислоты (NaAlSiO4:Eu,Li).
Ученые усовершенствуют светодиоды для гаджетов и сельского хозяйства
Основные выводы исследования опубликованы в научном журнале Американской ассоциации содействия развитию науки.
Первые светодиоды были изобретены в 1960-х. Появление синих и белых диодов в конце 1990-х — начале 2000-х и постоянное снижение их рыночной стоимости привлекли внимание крупных производителей к необычным источникам света.
Светодиоды стали использовать в качестве индикаторов режимов работы электронных устройств, в подсветке жидкокристаллических экранов различных приборов, в том числе смартфонов. Применение светодиодов основных цветов (красного, синего и зеленого) позволило конструировать из них дисплеи с выводом полноцветной графики и анимации.
Светодиоды экономны в потреблении электроэнергии, срок их службы в шесть-восемь раз выше, чем у люминесцентных ламп, они относительно просты в сборке и не требуют регулярного обслуживания.
«Для освещения помещений важна не только энергоэффективность, нужно получить именно белый свет. Близость этого света к солнечному выражается индексом цветопередачи Ri. Сейчас физики пытаются получить белый свет, смешивая разные цвета, например желтый и синий, и чем ближе получившееся излучение к солнечному свету, тем ближе Ri к 100, тем приятнее этот свет нашему глазу.
Светодиоды также можно использовать для выращивания сельскохозяйственной продукции. Так, например, для растений важен баланс красного и инфракрасного излучения, а также профиль спектра поглощаемого излучения, что индивидуально для каждого растения. Именно этот профиль относительно легко можно реализовать при помощи светодиодов, получив в итоге высокую урожайность», — сообщил один из авторов исследования, доцент кафедры физики твердого тела и нанотехнологий СФУ Максим Молокеев.
Цветные светодиоды можно использовать как точки на экранах, например, телевизоров, но к излучению таких цветных светодиодов существуют повышенные требования: узкая полуширина излучения, высокая температурная стабильность.
«Мы ищем различные соединения, которые энергоэффективны, дают желаемый цвет и являются термостабильными, — сказал Молокеев. — Как правило, в уже существующих соединениях часть этих параметров имеет плохие характеристики, и мы пытаемся это компенсировать структурными изменениями, чтобы получить конкурентоспособный материал для рынка белых светодиодов».
В частности, ученые недавно предложили новый способ создания люминесцентного материала и продемонстрировали его эффективность на примере соединения NaAlSiO4:Eu,Li. Способ заключается в допировании исходного вещества не только ионами европия (Eu), которые производят люминесценцию, но и ионами лития (Li).
«Последними можно управлять, меняя концентрацию и распределение Eu2+/Eu3+ в материале, и, следовательно, регулировать цвет люминесценции. К тому же за счет лития можно регулировать термостабильность материала.
Мы полагаем, что это знание полезно не только для фундаментальной науки, но и технически применимо в производстве современных приборов, использующих светодиоды», — рассказал Максим Молокеев.
