Ci sono molte cose che i punti quantici potrebbero fare, ma il posto più ovvio in cui potrebbero cambiare le nostre vite è rendere i colori sui nostri televisori e schermi più incontaminati. La ricerca che utilizza la Canadian Light Source (CLS) presso l'Università del Saskatchewan sta aiutando ad avvicinare questa tecnologia ai nostri salotti.

I punti quantici sono nanocristalli che brillano, una proprietà con cui gli scienziati hanno lavorato per sviluppare LED di nuova generazione. Quando un punto quantico si illumina, crea una luce molto pura in una precisa lunghezza d'onda del rosso, blu o verde. LED convenzionali, trovato nei nostri schermi TV oggi, produrre luce bianca che viene filtrata per ottenere i colori desiderati, un processo che porta a colori meno accesi e più fangosi.

Fino ad ora, punti quantici blu incandescente, fondamentali per creare una gamma completa di colori, si sono rivelati particolarmente difficili da sviluppare per i ricercatori. Però, Il ricercatore dell'Università di Toronto (U of T) Dr. Yitong Dong e i suoi collaboratori hanno fatto un enorme balzo in avanti nella fluorescenza dei punti quantici blu, risultati che hanno recentemente pubblicato in Nanotecnologia della natura .

"L'idea è che se hai un LED blu, tu hai tutto. Possiamo sempre convertire la luce dal blu al verde e al rosso, " dice Dong. "Diciamo che hai il verde, allora non puoi usare questa luce a bassa energia per fare il blu."

La svolta del team ha portato a punti quantici che producono luce verde con un'efficienza quantistica esterna (EQE) del 22% e blu al 12,3%. L'efficienza massima teorica non è lontana al 25%, e questo è il primo LED di perovskite blu segnalato come raggiungere un EQE superiore al 10%.

La scienza

Dong ha lavorato nel campo dei punti quantici per due anni nel gruppo di ricerca del Dr. Edward Sargent presso l'Università di T. Questo sorprendente aumento di efficienza ha richiesto tempo, un approccio produttivo insolito, e superando diversi ostacoli scientifici da raggiungere.

tecniche CLS, in particolare GIWAXS sulla linea di luce HXMA, ha permesso ai ricercatori di verificare le strutture ottenute nei loro film di punti quantici. Ciò ha convalidato i loro risultati e ha contribuito a chiarire cosa ottengono i cambiamenti strutturali in termini di prestazioni dei LED.

"Il CLS è stato molto utile. GIWAXS è una tecnica affascinante, "dice Dong.

La prima sfida è stata l'uniformità, importante per garantire un colore blu chiaro e per evitare che il LED si muova verso la produzione di luce verde.

"Abbiamo utilizzato uno speciale approccio sintetico per ottenere un assemblaggio molto uniforme, quindi ogni singola particella ha la stessa dimensione e forma. Il film complessivo è quasi perfetto e mantiene le condizioni di emissione blu fino in fondo, "dice Dong.

Prossimo, il team aveva bisogno di affrontare l'iniezione di carica necessaria per eccitare i punti in luminescenza. Poiché i cristalli non sono molto stabili, hanno bisogno di molecole stabilizzanti per fungere da impalcatura e sostenerle. Queste sono tipicamente lunghe catene di molecole, con un massimo di 18 molecole di carbonio non conduttive in superficie, rendendo difficile ottenere l'energia per produrre luce.

"Abbiamo usato una struttura superficiale speciale per stabilizzare il punto quantico. Rispetto ai film realizzati con molecole a catena lunga ricoperti di punti quantici, il nostro film ha una conduttività 100 volte superiore, a volte anche 1000 volte superiore."

Questa straordinaria prestazione è un punto di riferimento chiave per portare sul mercato questi LED a nanocristalli. Però, la stabilità rimane un problema e i LED a punti quantici soffrono di breve durata. Dong è entusiasta del potenziale del campo e aggiunge, "Mi piacciono i fotoni, questi sono materiali interessanti, e, bene, questi cristalli luminosi sono semplicemente meravigliosi."