Askel kohti vihreämpiä valaistus- ja näyttöteknologioita

Oregonin osavaltionyliopiston tutkijat ovat ottaneet suuren askeleen kohti energiatehokkaampia ja planeetalle parempia valaistus- ja näyttöteknologioita.

Työ keskittyy huokoisiin kidemateriaaleihin, jotka tunnetaan metalliorgaanisina kehyksinä, usein lyhennettynä MOF, ja viittaa seuraavan sukupolven materiaaleihin, jotka saattavat lopettaa harvinaisten maametallien käytön.

OSU:n tiedekunnan kemian apulaisprofessori Kyriakos Stylianou ja jatko-opiskelijat Kyle Smith ja Ankit Yadav julkaisivat tutkimuksen Nature Communications -lehdessä.

Löydökset ovat tärkeitä, koska näytöt ja valaistus vaikuttavat merkittävästi maailmanlaajuiseen energiankulutukseen ja kasvihuonekaasupäästöihin.

Ja näiden teknologioiden perustana olevat harvinaiset maametallit – europium, terbium, yttrium, cerium, gadolinium ja muut – ovat kalliita ja ympäristölle vaarallisia sekä louhinnan että prosessien kannalta.

Metalli-orgaaniset kehykset koostuvat positiivisesti varautuneista metalli-ioneista, joita ympäröivät orgaaniset "linkkerimolekyylit", ja niissä on nanokokoisia huokosia ja viritettäviä rakenteellisia ominaisuuksia. Ne voidaan suunnitella useilla komponenteilla, jotka määrittävät MOF:n ominaisuuksia, ja tässä projektissa tutkijat kehittivät uusia MOF-rakenteita, jotka yhdistävät kahden tyyppisiä huokoisia kiteitä valon emission parantamiseksi.

Tutkijat selvittivät erilaisia tapoja yhdistää erityyppisiä kiteitä. Yksi näistä menetelmistä, joka tunnetaan nimellä MOF-on-MOF – kiteet pinottiin rakennuspalikoiden tavoin – johti valonsäteilyyn, joka oli noin neljä kertaa energiatehokkaampi kuin perinteisissä MOF-kiteissä.

”Hallitsemalla komponenttien vuorovaikutusta löysimme, kuinka vähentää energiahäviöitä, jotka tyypillisesti rajoittavat näiden materiaalien kirkkautta”, Stylianou sanoi. ”Tämä korkeampi hyötysuhde tarkoittaa, että tulevaisuuden ledit voisivat tuottaa saman määrän valoa ja kuluttaa samalla paljon vähemmän sähköä.”

Harvinaisten maametallien pohjalta valmistettujen komponenttien korvaaminen valaistus- ja näyttöjärjestelmissä uusilla, kestävämmillä MOF-rakenteilla vähentäisi samanaikaisesti tuotantokustannuksia, ekologisia vaikutuksia ja energiankulutusta, hän sanoi. Se tarjoaisi myös vaihtoehdon elementeille, joiden globaalit toimitusketjut ovat täynnä geopoliittisia jännitteitä.

”Kehittyneille ja tehokkaille fluoresoiville materiaaleille on kiireellinen tarve, ja uskomme, että uudet MOF-materiaalimme voivat auttaa täyttämään tämän tarpeen”, Stylianou sanoi. ”Näemme paljon potentiaalia niiden kyvyssä vaikuttaa talouteen, ympäristöön ja ilmastoon.”

Aiheesta aiemmin:

Metallin tavoin johtavia MOFeja

Alumiinikompleksit kiinteän olomuodon valonsäteilijöiksi