Krāšņas krāsas, pateicoties videi draudzīgiem kristāliem

Daudzsološs materiāls var aizstāt toksisku kadmiju LCD ekrānos

Kvantu punkti ļauj radīt jebkuru krāsu ar ļoti lielu spožumu. © Fraunhofer IAP
lasīt skaļi

Izstarojošas krāsas bez indes: ļoti toksiskam kadmijam LCD ekrānos tas drīz varētu būt videi draudzīgs aizstājējs. Videi kaitīgo smago metālu kvantu punktus, kas nodrošina spožās krāsas, var izgatavot arī no indija fosfīda. Vācu zinātnieki šobrīd turpina attīstīt šo aizstājēju, lai iegūtu tādas pašas izcilās īpašības kā kadmijs. Iespējamie pielietojumi pārsniedz televīzijas ekrānus, uzsver pētnieki.

Elpu aizraujošas ainavas košās krāsās, gandrīz tikpat dzīvas kā skats pa logu - tāpēc attēls parādās modernā LCD televizorā. Izšķirošais faktors šajā maldinošajā patiesajā iespaidā ir ne tikai mūsdienu ekrānu augstā izšķirtspēja. Svarīga loma ir arī krāsām, tās var attēlot arvien spožākas un bagātīgākas. Šīs krāsas rada mazi kristāli, kuru biezums ir tikai daži atomi: tā sauktie kvantu punkti vai kvantu punkti (QD).

Šīs nanodaļiņas ne tikai rada krāsu uguņošanu QD displeja LCD, bet tām ir arī vēl viena izcila īpašība: "Kvantu punktu liela priekšrocība ir tā, ka to optiskās īpašības mērķtiecīgi var mainīt: to lielums mainās, "skaidro Armīns Vedels no Fraunhofera Lietišķo polimēru pētniecības institūta IAP Potsdamā. "Jums nav jāražo trīs dažādi materiāli dažādām zilās, zaļās un sarkanās krāsas krāsām, bet jūs varat strādāt ar vienu izejvielu." Tas ietaupa laiku un izmaksas.

Pielāgoti kvantu punkti

Katrā lietojumā kvantu punktus var pielāgot. Sākumā tiek izveidotas ļoti mazas daļiņas, kuras izstaro zilo gaismu. Sākot ar izmēru aptuveni divi nanometri, krāsa mainās uz zaļu. Septiņi nanometri lielākie kvantu punkti izstaro sarkanā spektra diapazonā. Dažādu krāsu kristāli ir iestrādāti plastmasas plēvē, šī plēve beidzot tiek uzstādīta displejā.

Bet pētnieki tagad saskaras ar jaunu izaicinājumu: kvantu punktu ideāls materiāls līdz šim ir toksisks kadmijs. Tas ļauj iegūt īpaši asi noteiktas krāsas: izstarotās gaismas spektra platums ir tikai no 20 līdz 25 nanometriem. Tā kā kadmijs ir ārkārtīgi kaitīgs videi, ES Komisija pašlaik apspriež smago metālu aizliegumu patēriņa precēs līdz 2017. gadam. Šā iemesla dēļ ražotāji visā pasaulē meklē piemērotus materiālus, kuriem ir tādas pašas izcilās rūpniecības īpašības Pašu QD tehnoloģija. displejs

Indija fosfīds, nevis toksisks kadmijs

Vedelam un kolēģiem jau ir paredzēta daudzsološa nomaiņa: viņi testē kvantu punktus, kas izgatavoti no materiālā indija fosfīda. Galu galā pētnieki jau sasniedz 40 nanometru spektrālo asumu. No pirmā acu uzmetiena tas nešķiet tālu no kadmija kvantu punktu kvalitātes. Krāsu uzticamībā atšķirība joprojām ir pamanāma. "Mēs to redzam kā pirmo pagrieziena punktu, bet mēs strādājam pie turpmākiem uzlabojumiem, " saka Vedels.

Jāpieliek pūles: sīkos krāsu brīnumus vēlas ne tikai televīzijas skatītāji. Ir arī liels tirgus potenciāls īpašiem lietojumiem, piemēram, medicīnas tehnoloģiju vai aviācijas displejiem. Turklāt kvantu punkti varētu arī palielināt saules bateriju efektivitāti vai tikt izmantoti bioanalītikā. Šādiem īpašiem lietojumiem kvantu punktu optiskās īpašības precīzi jāpielāgo attiecīgajām prasībām. Tomēr Vedels ir pārliecināts: "Mēs tam esam labi sagatavojušies, jo mums ir daudzu gadu pieredze pielāgotu kvantu punktu ražošanā."

(Fraunhofer Gesellschaft, 05.10.2015. - AKR)