Исследователи разрабатывают прозрачные пленки с возможностью настройки цвета, предлагая возможности для светодиодных приложений.

Исследователи из Токийского научного университета сообщили о достижении создания прозрачных пленок, которые могут настраивать излучаемый цвет. Это нововведение прозрачных пленок с настраиваемой цветопередачей может обеспечить широкий спектр применения для светодиодных дисплеев и освещения.

Исследовательская группа, опубликованная в The Royal Society of Chemistry’s Materials Advances, описала механизм, который она разработала для настройки фотоэмиссии твердой полимерной пленки. Метод состоит в том, чтобы контролировать поток протонов в нем с помощью напряжения. Исследование дало представление о создании более эффективных многоцветных прозрачных люминесцентных материалов.

Этот материал был разработан в лаборатории профессора Макото Тадокоро, химика-неорганика и материаловеда Токийского университета науки в Японии. Исследовательская группа начала с прозрачной полимерной пленки под названием Nafion. Пленки нафионов хорошо известны как протонопроводящие материалы (материалы, в которых электричество проводится за счет движения протонов) и катиониты (материалы, которые легко притягивают положительно заряженные частицы). Эти два свойства оказались ключевыми для контроля люминесценции, обеспечиваемого материалом, который в конечном итоге будет способствовать формированию.

Кроме того, молекулярная структура Нафиона позволяла встраивать в него «комплексы» двух светоизлучающих металлов, когда он был погружен в раствор, содержащий комплексы металлов. Таким образом, процесс изготовления материала был простым и недорогим.

(Механизм изменения цвета излучения света под действием протонного потока; изображение: Токийский университет науки)

Конечный продукт, полимерная пленка, содержащая комплекс металлов, при замачивании в растворах с разными значениями pH приобретает зеленый, красный и желтый цвет. Ученые объяснили, что кислые растворы будут включать ионы протонов металла Tb, но не ионы металла Eu. В щелочных растворах в центре внимания находились ионы металла Eu, а эмиссия ионов Tb подавлялась. В нейтральных растворах оба излучали свет. Это подтвердило, что градиент концентрации протонов в материале определяет его люминесценцию.

Затем ученые смогли легко настроить люминесценцию, прикрепив материал к батарее после погружения в кислотный раствор. Кислый раствор сделал материал зеленым. Но после приложения напряжения, когда протоны двигались к отрицательно заряженной стороне материала, положительно заряженная сторона с дефицитом протонов начала краснеть. Центральная часть материала стала желтой.

(Демонстрация изменения цвета излучения света в мембране Nafion, вызванного протонной проводимостью; изображение: Токийский университет науки)

Проф. Тадокоро прокомментировал: «Наши результаты показывают, что можно изготавливать недорогие многоцветные излучающие стеклянные или пленочные материалы, выбросы которых можно регулировать, просто прикладывая напряжение для управления потоком протонов и, следовательно, протонным градиентом внутри материала. Другими словами. не только электронная проводимость, но и протонная проводимость могут быть способом управления люминесценцией материалов ».

Команда также пытается добавить в систему комплекс, излучающий синий свет, для создания материала, который может излучать свет во всем видимом спектре, что делает возможным дальнейшее применение.