Nuove forme di materiali che emettono luce chiamati fosfori, con maggiore versatilità rispetto alle opzioni esistenti, sono in fase di sviluppo da parte dei ricercatori dell'Istituto nazionale per la scienza dei materiali (NIMS) in Giappone, con i colleghi dell'Università delle Scienze di Tokyo e dell'Università di Hokkaido. Il loro lavoro è pubblicato sulla rivista Science and Technology of Advanced Materials .
I fosfori assorbono l'energia della radiazione elettromagnetica, compresa la luce visibile e i raggi X, e poi la rilasciano in colori che dipendono dalle loro proprietà. Vengono utilizzati in molte applicazioni, tra cui diodi a emissione di luce (LED), schermi di visualizzazione, scintillatori che rilevano radiazioni come i raggi X e dispositivi optoelettronici.
"Dobbiamo trovare fosfori con emissioni facilmente sintonizzabili per sfruttarli in un campo di applicazioni sempre più ampio", afferma Takayuki Nakanishi del team NIMS. "In questo lavoro abbiamo sviluppato un nuovo tipo di cristalli polimerici con bande di emissione di larghezza di linea molto strette adatte per realizzare la prossima generazione di micro-LED." Si prevede che questi LED specializzati verranno utilizzati in molte applicazioni industriali emergenti.
Il lavoro si basa su cristalli polimerici di lantanidi luminescenti costituiti da componenti che contengono un atomo centrale di europio (un elemento lantanide) complessato con gruppi chimici organici circostanti. La formazione e l'aggregazione dei cristalli possono essere controllate per regolare le proprietà ottiche del prodotto in base all'uso previsto. È stato scoperto che le nanosfere del polimero offrono la massima efficienza ottica.
"L'aspetto più innovativo della nostra ricerca è che rivela che i cristalli polimerici collegati da quelli che vengono chiamati legami di coordinazione possono essere utilizzati come un'ampia gamma di fosfori funzionali e stabili al calore, da quelli nanometrici a quelli macroscopici", afferma Nakanishi. /P>
La prossima sfida per il team è estendere la gamma di lunghezze d’onda che possono essere utilizzate per eccitare i materiali. Gli attuali fosfori sono stimolati dalla radiazione ultravioletta. Ma per estendere la loro utilità a molte più applicazioni, il team spera di spostarsi su altre lunghezze d'onda, soprattutto quelle più lunghe e quindi a bassa energia.
Oltre ai vantaggi di elevata efficienza di emissione luminosa e stabilità termica, i nuovi fosfori sono anche molto facili da cristallizzare e facilmente disperdibili nei solventi. Queste ultime due proprietà li rendono adatti alla produzione su larga scala necessaria per realizzare appieno il loro potenziale.
"Ci aspettiamo che le sfere polimeriche su scala nanometrica che utilizzano polimeri di coordinazione come i nostri diventino un materiale fluorescente nuovo e versatile alla pari dei punti quantici attualmente più conosciuti", conclude Nakanishi.
Ulteriori informazioni: Takayuki Nakanishi et al, Metamorfosi strutturale e proprietà fotofisiche del polimero lantanide termostabile nano e microcristallino con catene di coordinazione flessibili, Scienza e tecnologia dei materiali avanzati (2023). DOI:10.1080/14686996.2023.2183711
Fornito dall'Istituto nazionale per la scienza dei materiali
