Cercetătorii de la Universitatea Stanford au dezvoltat un aditiv molecular care îmbunătățește LED-urile, transformându-le în PeLED-uri. Acestea sunt mult mai luminoase, mai eficiente în materie de consum şi mai ieftine de produs. Am putea asista la o nouă revoluţie industrială.
Sunt mari șanse ca ecranul de pe care citiți această ştire să strălucească datorită unor diode emițătoare de lumină – cunoscute în mod obișnuit sub numele de LED-uri.
Această tehnologie larg răspândită asigură un iluminat interior eficient din punct de vedere energetic și luminează din ce în ce mai mult monitoarele computerelor, televizoarele și ecranele smartphone-urilor noastre.
Din păcate, necesită, de asemenea, un proces de fabricație relativ laborios și costisitor.
În speranța de a remedia acest neajuns, cercetătorii de la Stanford au testat o metodă care a sporit luminozitatea și eficiența LED-urilor din perovskită, sau PeLED-uri, o alternativă mai ieftină și mai ușor de fabricat.
Cu toate acestea, îmbunătățirile lor au făcut ca luminile să se stingă în câteva minute, demonstrând compromisurile atente care trebuie să fie înțelese pentru a face progrese în această clasă de materiale.
„Am făcut niște pași mari spre a înțelege de ce se degradează. Întrebarea este dacă putem găsi o modalitate de a atenua acest lucru, păstrând în același timp eficiența”, spune Dan Congreve, profesor și autor principal al lucrării, publicată la începutul acestei luni în revista Device. ”
Dacă putem face acest lucru, cred că putem începe să lucrăm cu adevărat la o soluție comercială viabilă.”
Revoluția NanoLED ne va duce în era display-urilor din filmele SF
Ce face ca LED-urile din perovskită să fie diferite
În termenii cei mai simpli, LED-urile transformă energia electrică în lumină prin trecerea curentului electric printr-un semiconductor – straturi de material cristalin care emit lumină cu un câmp electric aplicat.
Dar crearea acestor semiconductori devine complexă și costisitoare în comparație cu luminile mai puțin eficiente din punct de vedere energetic, cum ar fi cele cu incandescență și cele fluorescente.
„Multe dintre aceste materiale sunt cultivate pe suprafețe costisitoare, cum ar fi un substrat de safir de patru inci”, spune Sebastian Fernández, doctorand în laboratorul lui Congreve și autorul principal al lucrării. „Doar pentru a cumpăra acest substrat costă câteva sute de dolari”.
PeLED-urile folosesc un semiconductor cunoscut sub numele de perovskite cu halogenuri metalice, compus dintr-un amestec de elemente diferite.
Inginerii pot crește cristale de perovskită pe substraturi de sticlă, economisind o sumă semnificativă în comparație cu LED-urile normale.
De asemenea, ei pot dizolva perovskitele în soluție și le pot „picta” pe sticlă pentru a crea un strat emițător de lumină, un proces de producție mai simplu decât cel pe care îl necesită LED-urile obișnuite.
Aplicații și limitări ale LED-urilor cu perovskită
Aceste avantaje ar putea face ca iluminatul interior eficient din punct de vedere energetic să devină fezabil pentru o mai mare parte a mediului construit, reducând cererea de energie.
De asemenea, PeLED-urile ar putea îmbunătăți puritatea culorilor afișajelor smartphone-urilor și televizoarelor. „Un verde este mai verde, un albastru este mai albastru”, spune Congreve. „Puteți vedea literalmente mai multe culori de pe dispozitiv”.
Cu toate acestea, majoritatea PeLED-urilor de astăzi se sting după doar câteva ore. Și, adesea, acestea nu se ridică la nivelul eficienței energetice a LED-urilor standard, din cauza golurilor aleatorii din structura atomică a perovskitului.
„Ar trebui să existe un atom aici, dar nu există”, explică Congreve. „Energia intră acolo, dar nu iese lumină, așa că dăunează eficienței generale a dispozitivului.”
Misterul Homo naledi. Ritualul de acum 100.000 de ani care uimește cercetătorii
Luminozitate versus longevitate
Pentru a atenua aceste probleme, Fernández s-a bazat pe o tehnică lansată de Congreve și Mahesh Gangishetty, profesor asistent de chimie la Mississippi State University și coautor al lucrării.
Multe dintre aceste goluri care irosesc energie în perovskite apar acolo unde ar trebui să fie atomi de plumb.
Prin înlocuirea a 30% din plumbul perovskitului cu atomi de mangan, care ajută la umplerea acestor goluri, echipa a mai mult decât dublat luminozitatea PeLED-urilor, a triplat aproape eficiența și a prelungit durata de viață a luminilor de la mai puțin de un minut la 37 de minute.
În continuare, Fernández speră să experimenteze cu diferiți aditivi de oxid de fosfină pentru a vedea dacă aceștia produc efecte diferite și de ce.
„În mod clar, acest aditiv este incredibil din punct de vedere al eficienței”, spune Fernández. „Cu toate acestea, efectele sale asupra stabilității trebuie să fie suprimate pentru a avea vreo speranță de a comercializa acest material.”
Laboratorul lui Congreve lucrează pentru a aborda și alte limitări ale PeLED-urilor, cum ar fi dificultatea lor de a produce lumină violetă și ultravioletă.
Într-o altă lucrare recentă apărută în revista Matter, condusă de doctorandul Manchen Hu (care este, de asemenea, coautor al lucrării Device), echipa a descoperit că, prin adăugarea de apă în soluția în care se formează cristalele de perovskită, a putut produce PeLED-uri care emit lumină violetă strălucitoare de cinci ori mai eficient.
Cu îmbunătățiri ulterioare, PeLED-urile ultraviolete ar putea steriliza echipamentele medicale, purifica apa și ajuta la creșterea culturilor de interior – toate acestea la un preț mai accesibil decât permit LED-urile actuale.
Cele mai bune televizoare în 2023. La ce trebuie să te uiți când alegi un OLED sau un LED
Cu o experiență de 15 ani în domeniul jurnalismului IT&C, Cristi Popa este un expert în a traduce complexitatea tehnologică în termeni simpli și ușor de înțeles pentru publicul larg. Pasionat de inovație și tehnologie, el urmărește îndeaproape evoluțiile din industrie și le aduce la cunoștința cititorilor într-un mod captivant și informativ.
Cristi Popa a lucrat pentru publicații de top, atât online, cât și offline, unde a acoperit o gamă largă de subiecte, de la lansări de produse noi și tendințe tehnologice emergente, până la probleme de securitate cibernetică și impactul tehnologiei asupra societății. El a intervievat lideri din industrie, experți și utilizatori obișnuiți, oferind cititorilor perspective unice și valoroase asupra lumii tehnologiei.
Pe lângă activitatea sa jurnalistică la GadgetReport.ro, Cristi este un vorbitor public căutat și un moderator la evenimente din domeniu.
Cristi Popa este un jurnalist dedicat și un profesionist cu o etică puternică. El este cunoscut pentru capacitatea sa de a se adapta rapid la noile tehnologii și pentru a oferi informații corecte și la timp.
Pe lângă activitatea sa profesională, Cristi este un pasionat de tehnologie și un utilizator avid de gadgeturi. El este mereu în căutarea de noi tehnologii și gadgeturi care să-i facă viața mai ușoară și mai interesantă.