Een optisch materiaal van de volgende generatie op basis van perovskiet-nanodeeltjes kan zelfs op zeer grote schermen levendige kleuren bereiken. Vanwege hun hoge kleurzuiverheid en lage kostenvoordelen, het heeft ook veel belangen gekregen in de industrie. Een recente studie met onderzoekers van UNIST heeft een eenvoudige techniek geïntroduceerd om de drie primaire kleuren (rood, blauw, groen) van dit materiaal.

Deze doorbraak werd geleid door professor Jin Young Kim in de School of Energy and Chemical Engineering van UNIST. In de studie, het onderzoeksteam introduceerde een eenvoudige techniek die lichtgevende spectra vrijelijk regelt door de anionhalogeniden in perovskietmaterialen aan te passen. De sleutel is om de anionhalogeniden aan te passen door ze op te lossen in oplosmiddelen om rood, blauwe en groene lichten. Toepassing van deze techniek op LED's kan resulteren in een kristalheldere beeldkwaliteit.

Perovskiet is een halfgeleidermateriaal met een speciale structuur die metalen en halogeenelementen bevat. Het wordt beschouwd als een kandidaat voor zonnecellen van de volgende generatie omdat het een hoge foto-elektrische efficiëntie heeft voor het omzetten van zonlicht in elektriciteit. Dit materiaal trekt ook de aandacht als lichtgevend apparaat vanwege de hoge lichtopbrengst. Perovskiet-nanodeeltjes stoten verschillende kleuren uit, afhankelijk van het interne halogeenelement. Het straalt rood uit als het rijk is aan jodium, groen als het rijk is aan broom, en blauw als het rijk is aan chloor.

Echter, perovskiet is zeer gevoelig, waardoor het moeilijk is om elementen stabiel te veranderen. Nutsvoorzieningen, Professor Kim heeft een eenvoudige techniek ontwikkeld om via een oplossingsproces bepaalde elementen te vervangen. De methode omvat het induceren van elementsubstitutie met behulp van niet-polaire oplosmiddelen en chemische additieven. "In de studie, we hebben een niet-polair oplosmiddel toegevoegd dat jodium (I) bevat, broom (Br) en chloor (Cl) tot een oplossing van perovskiet-nanodeeltjes, ", zegt Yung Jin Yoon in het gecombineerde MS/Ph.D-programma voor energie-engineering, de eerste auteur van de studie. "Zodra de reactie plaatsvindt, de elementen gemengd in het niet-polaire oplosmiddel wisselen van plaats met elementen in het originele perovskiet, die veranderingen in luminescentie veroorzaakt.

Het toegevoegde chemische additief dient om het halogeenelement dat aanwezig is in het niet-polaire oplosmiddel te scheiden. Als resultaat, de hoeveelheid halogeenelement in de oplossing neemt toe, en na verloop van tijd, het wordt vervangen door een halogeenelement in de conventionele perovskiet. De emissiekleur wordt bepaald door het aantal elementen in de perovskiet. De onderzoekers maakten ook leds met rode, blauwe en groene kleuren met behulp van perovskiet-nanodeeltjes die met deze technologie zijn geproduceerd.

Kim Ki-Hwan, een onderzoeksprofessor bij de afdeling Energie en Chemische Technologie, zei, "Het is stabiel in vergelijking met de bestaande technologie om het element in het vaste perovskiet te veranderen. Het kan op verschillende manieren worden toegepast om de elementsamenstelling in het perovskietmateriaal te veranderen."

"Met onze eenvoudige methode, we verkregen luminescentie die het hele zichtbare spectrum van 400 tot 700 nm bestrijkt, " zegt professor Kim. "Bovendien, verzadigde en levendige RGB LED-apparaten werden met succes vervaardigd met behulp van de anion-uitgewisselde nanokristallen."