Prekrasne boje zahvaljujući ekološki prihvatljivim kristalima

Obećavajući materijal može zamijeniti otrovni kadmij na LCD ekranima

Kvantne točkice omogućuju stvaranje bilo koje boje u vrlo visokom sjaju. © Fraunhofer IAP
čitati naglas

Zračne boje bez otrova: za izrazito toksičan kadmij na LCD zaslonima mogao bi uskoro biti ekološki prihvatljiva zamjena. Kvantne točkice od ekološki štetnog teškog metala, koji pružaju sjajne boje, također se mogu napraviti od indij-fosfida. Njemački znanstvenici trenutno nastavljaju s razvojem ovog zamjenskog materijala kako bi stekli ista izvanredna svojstva kao kadmij. Moguće aplikacije nadilaze televizijske ekrane, ističu istraživači.

Prozračni pejzaži u svijetlim bojama, gotovo jednako životni kao pogled s prozora - tako da se slika pojavljuje na modernom LCD televizoru. Odlučujući faktor ovog varljivo iskrenog dojma nije samo visoka razlučivost današnjih ekrana. Boje također igraju važnu ulogu, mogu se predstavljati sve sjajnije i bogatije. Ove boje nastaju sitnim kristalima debljine samo nekoliko atoma: takozvanim kvantnim točkama ili kvantnim točkama (QD).

Te nanočestice ne samo da stvaraju vatromet boja na LCD zaslonu QD, već imaju i jednu izvanrednu karakteristiku: "Velika prednost Kvantnih točkica je u tome što se njihova optička svojstva mogu ciljno modificirati: njihova veličina varira ", objašnjava Armin Wedel iz Fraunhofer instituta za primijenjena polimerska istraživanja IAP u Potsdamu. "Ne morate proizvoditi tri različita materijala za različite boje plavu, zelenu i crvenu, ali možete raditi s jednim izvornim materijalom." To štedi vrijeme i troškove.

Prilagođene kvantne točke

Za svaku primjenu, kvantne točke mogu se prilagoditi. U početku se stvaraju vrlo male čestice, koje emitiraju plavu svjetlost. S veličine od oko dva nanometara, boja se mijenja u zelenu. Sedam nanometara najveće kvantne točke emitiraju u crvenom spektralnom rasponu. Kristali za različite boje ugrađeni su u plastični film, ovaj se film konačno instalira u zaslon.

No, istraživači se sada suočavaju s novim izazovom: idealan materijal za kvantne točkice do sada je toksični kadmij. To omogućava proizvodnju izuzetno oštro definirane boje: spektar emitirane svjetlosti ima širinu od samo 20 do 25 nanometara. Međutim, budući da je kadmij izuzetno štetan za okoliš, Europska komisija trenutno raspravlja o zabrani teškog metala u robi široke potrošnje do 2017. Iz tog razloga proizvođači širom svijeta traže prikladne materijale koji imaju ista izvanredna svojstva u industriji Vlastita QD tehnologija. prikaz

Indij fosfid umjesto toksičnog kadmija

Wedel i njegove kolege već imaju obećavajuću zamjenu u pogledu: testiraju kvantne točkice izrađene od materijala fosfida materijala. Napokon, istraživači već postižu spektralnu oštrinu od 40 nanometara. Na prvi pogled, to se ne čini daleko od kvalitete kvantnih točkica kadmija. U vjernosti boja razlika je i dalje primjetna. "Mi to vidimo kao prvi korak, ali radimo na daljnjem poboljšanju", kaže Wedel.

Napor bi trebao biti vrijedan: sitna čuda u boji ne traže samo televizijski gledatelji. Veliki je tržišni potencijal i za posebne primjene, poput zaslona za medicinsku tehnologiju ili zrakoplovstvo. Nadalje, kvantne točkice također bi mogle povećati učinkovitost solarnih ćelija ili se koristiti u bioanalitikama. Za takve posebne primjene, optička svojstva kvantnih točkica moraju se točno prilagoditi odgovarajućim zahtjevima. Međutim, Wedel je uvjeren: "Za to smo dobro pripremljeni zbog našeg dugogodišnjeg iskustva u proizvodnji kvantnih točkica prilagođenih osobama."

(Fraunhofer Gesellschaft, 05.10.2015. - AKR)