Новый люминофор обещает более дешевое и эффективное светодиодное освещение

Исследователи из KU Leuven (Лёвенский Католический Университет, Бельгия), Университета Страсбурга и CNRS (Национальный центр научных исследований, Франция) разработали новый люминофор, который может сделать флуоресцентное и светодиодное освещение следующего поколения еще более дешевым и эффективным. Команда использовала высоколюминесцентные кластеры атомов серебра и пористую структуру минералов, известных как цеолиты.

Серебряные кластеры состоят всего из нескольких атомов серебра и обладают замечательными оптическими свойствами. Однако текущие приложения ограничены, так как кластеры, как правило, агрегируются в более крупные частицы, тем самым теряя интересные оптические свойства. Профессор Йохан Хофкенс (Johan Hofkens) и его команда из подразделения молекулярной визуализации и фотоники нашли способ разделить кластеры серебра, вставив их в пористый каркас цеолитов. Результат: стабильные кластеры серебра, сохраняющие свои уникальные оптические свойства.

Цеолиты - это минералы, которые либо встречаются в природе, либо синтетически производятся в промышленных масштабах. Минералы имеют очень жесткую и четко определенную структуру с небольшими каналами, порами и клетками молекулярного размера. Они широко используются в бытовых и промышленных применениях, таких как моющие средства и водоочистка.

Профессор Maarten Roeffaers из Центра химии поверхности и катализа объясняет: «Цеолиты содержат ионы натрия или калия. Мы использовали ионный обмен для замены этих ионов ионами серебра. Чтобы получить нужные нам кластеры, мы нагрели цеолиты с ионами серебра, так что ионы серебра самоорганизовались в кластеры ».

В сотрудничестве с лабораторией физики твердого тела и магнетизма профессора Питера Ливенса (Peter Lievens), исследователи изучили свойства этих термически обработанных «серебряных цеолитов». Используя передовые технологии, они обнаружили, что структурные, электронные и оптические свойства цеолитов находятся под сильным влиянием кластеров серебра. Именно так они обнаружили, что форма кластеров серебра определяет получение правильных свойств флуоресценции.

Профессор Йохан Хофкенс объясняет: «Кластеры атомов серебра могут собираться в разные формы, включая цепочку или пирамиду. Форма пирамиды - это то, что нам нужно для получения наилучших свойств флуоресценции. Нагревание ионов серебра в цеолитном каркасе заставляет их принимать эту форму. Поскольку они как бы «заперты» в клетках цеолитов, они могут образовывать только пирамиду, содержащую до четырех атомов серебра. Это именно та форма и размер, в которых серебряный кластер излучает наибольшее количество флуоресцентного света с эффективностью, близкой к 100%».

Эти результаты имеют большой потенциал для разработки флуоресцентного и светодиодного освещения следующего поколения и для биологической визуализации. В конце концов, новые люминофоры не только излучают большое количество света, но и дешевы в производстве. Это исследование было профинансировано Европейским Союзом: EU-FP7-NMP-2012 SACS (агрегация в замкнутом пространстве, GA-310651).

Источник - Led Professional - Trends & Technologies for Future Lighting Solutions, Jun 23, 2016