Onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Osaka hebben een nieuw type lichtgevend nanodeeltje gemaakt dat is gemaakt van ternaire niet-giftige halfgeleiders om displays en LED-verlichting te helpen creëren met betere kleuren die milieuvriendelijker zijn

De meeste huidige displays geven de kleuren van de wereld niet altijd nauwkeurig weer zoals we ze met het oog waarnemen, in plaats daarvan vertegenwoordigen ze slechts ongeveer 70 procent. Om betere displays met echte kleuren algemeen beschikbaar te maken, onderzoekers hebben hun inspanningen gericht op lichtemitterende nanodeeltjes. Dergelijke nanodeeltjes kunnen ook worden gebruikt in medisch onderzoek om medicijnen op te lichten en bij te houden bij het ontwikkelen en testen van nieuwe medicijnen in het lichaam. Echter, het metaal waarop deze lichtemitterende nanodeeltjes zijn gebaseerd, namelijk cadmium, is zeer giftig, die de toepassingen ervan in medisch onderzoek en in consumentenproducten beperkt - veel landen kunnen binnenkort een verbod op giftige nanodeeltjes invoeren.

Het is daarom van vitaal belang om niet-toxische versies van deze nanodeeltjes te maken die vergelijkbare eigenschappen hebben:ze moeten zeer zuivere kleuren produceren en dit op een zeer energiezuinige manier. Tot nu toe zijn onderzoekers erin geslaagd om niet-toxische nanodeeltjes te maken die op een efficiënte manier licht uitstralen door halfgeleiders te maken met drie soorten elementen erin, bijvoorbeeld, zilver, indium, en zwavel (in de vorm van zilverindiumdisulfide (AgInS2)). Echter, de kleuren die ze uitzenden zijn niet zuiver genoeg - en veel onderzoekers verklaarden dat het onmogelijk zou zijn voor dergelijke nanodeeltjes om ooit pure kleuren uit te zenden.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Universiteit van Osaka hebben bewezen dat het mogelijk is door halfgeleider nanodeeltjes te fabriceren die zilverindiumdisulfide bevatten en er een schil omheen toe te voegen die bestaat uit een halfgeleidermateriaal gemaakt van twee verschillende elementen, gallium en zwavel. Het team was in staat om op reproduceerbare wijze deze omhulde nanodeeltjes te creëren die zowel energiezuinig zijn als levendige, zuivere kleuren. Het team heeft onlangs hun onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Nature NPG Azië-materialen .

"We hebben op de normale manier niet-giftige nanodeeltjes gesynthetiseerd:meng alle ingrediënten door elkaar en verwarm ze. De resultaten waren niet fantastisch, maar door de synthesevoorwaarden aan te passen en de nanodeeltjeskernen en de schillen waarin we ze hebben ingesloten te wijzigen, we waren in staat om fantastische efficiënties en zeer zuivere kleuren te bereiken, " zegt co-auteur Susumu Kuwabata.

Nanodeeltjes in halfgeleiderschalen insluiten in niets nieuws, maar de schillen die momenteel worden gebruikt, hebben star gerangschikte atomen erin, terwijl de nieuwe deeltjes zijn gemaakt van een chaotischer materiaal zonder zo'n stijve structuur.

"De zilverindiumdisulfidedeeltjes straalden zuiverdere kleuren uit na de coating met galliumsulfide. Bovendien, de schaaldelen in microscopische afbeeldingen waren volledig amorf. We denken dat de minder rigide aard van het schaalmateriaal daarbij een belangrijke rol speelde - het was meer aanpasbaar en daarom in staat om energetisch gunstigere conformaties aan te nemen, " zegt eerste auteur Taro Uematsu.

De resultaten van het team tonen aan dat het mogelijk is om cadmiumvrije, niet-toxische nanodeeltjes met zeer goede kleuremitterende eigenschappen door gebruik te maken van amorfe schillen rond de nanodeeltjeskernen.