Ученые из ИТМО разработали простой и экономичный способ производства ярких светодиодов на основе углеродных точек. Предложенный метод заключается в обработке точек полиэтиленгликолем непосредственно в ходе их термической обработки в печи. Этот подход существенно увеличил интенсивность фотолюминесценции наночастиц при сохранении прежнего уровня энергозатрат, что позволило создать стабильные светодиоды с яркостью, сопоставимой с более сложными аналогами.
Углеродные точки представляют собой многообещающий материал для разработки светодиодов и экранов, говорится на портале «Научная Россия». Эти частицы обладают низкой токсичностью, они совместимы с биологическими системами и их легко получать из недорогих и широко доступных веществ, таких как лимонная кислота и хлорофилл.
Несмотря на большие перспективы, использование углеродных точек в массовом производстве затруднено главным образом из-за низкого квантового выхода фотолюминесценции. Этот параметр определяет яркость наночастиц. Специалисты из ИТМО улучшили оптические характеристики углеродных точек за счет их обработки полиэтиленгликолем — доступным и недорогим полимером. Его молекулы служат дополнительным источником углерода, заполняющим дефекты в наночастицах и повышающим квантовый выход.
Сообщается, что обработка не влияет на структуру, цвет, форму спектра и прочие параметры частиц. Для приготовления наночастиц для светодиодов ученые использовали гидротермальный способ: обработанные полиэтиленгликолем точки нагревали в герметичном автоклаве в течение шести часов. Этот метод часто применяется для синтеза углеродных точек.
Ученые протестировали два типа углеродных точек: гидрофильные, растворимые в полярных веществах, и амфифильные, универсальные для всех растворителей. Оптические характеристики гидрофильных точек после обработки улучшились наиболее заметно: квантовый выход увеличился с 30% до 75–80%. Амфифильные точки, используемые в светодиодах, показали рост квантового выхода с 20% до 25–30%.
Яркость светодиодов из обработанных амфифильных точек достигла 2500 кандел/м² (против 2000 кандел/м² у необработанных), что сравнимо с показателями светодиодов на основе органических красителей и перовскитов. Светодиоды на основе обработанных точек также продемонстрировали устойчивость. Они выдерживали более 50 циклов включения-выключения и работали непрерывно 30 минут без деградации — это хороший показатель.
Ранее в России научились создавать уникальную керамику. Рассказали, зачем она нужна.
