Химики Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) совершили значительный прорыв, синтезировав новый класс неорганических люминофоров на основе боратов висмута, стронция и европия.
Это инновационное исследование может произвести революцию в сфере энергоэффективного и высокопроизводительного светодиодного освещения.
Исследования показали, что бораты излучают свет в красном спектре, что является важным компонентом для светодиодных ламп. Это открытие открывает захватывающие возможности для включения этих люминофоров в производство передовых приборов освещения.
Преимущества и применение
Неорганические светящиеся соединения, известные как люминофоры, широко используются в светодиодных лампах благодаря своим превосходным характеристикам по сравнению с традиционными лампами накаливания:
· Энергоэффективность: светодиоды потребляют значительно меньше энергии, снижая затраты на электроэнергию.
· Минимальное выделение тепла: светодиоды работают при более низких температурах, повышая безопасность и долговечность.
· Компактный размер: с помощью светодиодов можно разрабатывать меньшие по размеру и более универсальные осветительные приборы.
· Повышенная яркость: световой поток получается более ярким и сфокусированным.
· Увеличенный срок службы: срок службы светодиодов значительно больше, что снижает необходимость частой замены.
· Универсальность применения: светодиоды могут применяться в различных областях, от бытовой электроники до автомобильного освещения.
Перспективы боратов: стабильность и структурное разнообразие
Бораты, соли борной кислоты, считаются перспективной основой для создания неорганических люминофоров, обладающих следующими характеристиками:
Химическая и термическая стабильность – бораты выдерживают суровые условия, обеспечивая долговечность.
Относительно низкие температуры синтеза, для которого требуются умеренные температуры (600–1000°C), что упрощает производство.
Структурное разнообразие – атомы бора могут образовывать различные неорганические комплексы, что приводит к широкому спектру кристаллических структур и настраиваемых свойств.
Процесс синтеза
Исследователи синтезировали смешанные бораты стронция, висмута и европия путем спекания порошков карбоната стронция, борной кислоты, а также оксидов висмута и европия при температурах от 650 до 900°C.
Этот процесс включал диффузию, при которой частицы одного вещества проникают в другое, что приводит к образованию желаемых соединений.
Структура полученных боратов была определена с использованием монокристальной рентгеновской дифракции – метода, который показывает расположение атомов и длину химических связей внутри кристалла.
Результаты наглядно демонстрируют, что синтезированные в ходе исследования люминофоры являются перспективными кандидатами для использования в лампах светодиодного типа, поскольку они относительно просты в получении, а их характеристики аналогичны коммерческому стандарту красных люминофоров. Эти результаты знаменуют собой значительный шаг вперед в развитии передовых технологий освещения.
Источники информации: пресс-служба Российского научного фонда