Strålende farver fra miljøvenlige krystaller

Quantum dots har gjort det muligt at øge farvekvaliteten væsentligt på LCD -skærme. Imidlertid, disse cadmium-baserede nanokrystaller har vist sig at være skadelige for miljøet. Fraunhofer -forskere arbejder sammen med en branchepartner for at udvikle et lovende alternativ:kvantepunkter baseret på indiumphosphid.

Landskabet er betagende. Fordi det er så rigtigt, du glemmer et øjeblik, at ørnen, der kredser om himlen, ikke er uden for dit vindue, men er i stedet på dit fjernsyn. Sådanne vildledende realistiske billeder er ikke kun et resultat af de skærme i høj opløsning, der er tilgængelige på moderne enheder; farverne spiller også en rolle, og de bliver stadig lysere og rigere. Dette er muligt takket være bittesmå krystaller kendt som kvantepunkter (QD'er), som har en tykkelse på kun et par atomer. Disse nanopartikler placeret i baggrundsbelysningsenhederne på QD LCD -skærme tilbyder et overflødighedshorn af farver, men de har også en anden ekstraordinær egenskab. "En stor fordel ved kvantepunkter er, at deres optiske egenskaber kan ændres selektivt ved at ændre deres størrelse, "forklarer Dr. Armin Wedel fra Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP i Potsdam, Tyskland. "Det betyder, at du ikke længere skal fremstille tre separate materialer til farverne rød, grøn og blå; nu er det muligt at udføre jobbet med kun en. "Dette sparer både tid og penge.

I løbet af de sidste mange år har Fraunhofer IAP -forskere i Potsdam har udviklet kvantepunkter til kunder i en lang række industrisektorer. De fremstiller nanopartiklerne ved hjælp af kemisk syntese og tilpasser dem til hver anvendelse. Dette resulterer i første omgang i meget små partikler, der udstråler blåt lys. I størrelser over ca. 2 nanometer, farven skifter til grøn. Den største af kvantepartiklerne, på 7 nanometer i størrelse, udsender inden for det røde spektrale område. I øjeblikket, Wedel og hans team udvikler quantum dots til displaybelysning på vegne af det hollandske firma NDF Special Light Products B.V.Disse quantum dots vil forbedre farvegengivelsen og farverealismen på skærmene. Her, krystallerne er fremstillet til de forskellige emissionsfarver og indlejret i plast. Disse plastmaterialer behandles efterfølgende til film og indbygges i displayet som en konverteringsfilm.

Alternative materialer baseret på indiumphosphid

Med denne opgave, forskere står over for en ny udfordring. EU -Kommissionen overvejer i øjeblikket et forbud mod cadmium i forbrugsvarer inden 2017, på grund af dets skadelige virkning på miljøet. Imidlertid, det anses også for at være det ideelle materiale til fremstilling af krystallerne-cadmiumbaserede kvantepunkter kan opnå en smalbåndsspektrumskarphed på kun 20 til 25 nanometer. Displayfabrikanter rundt om i verden leder nu efter passende udskiftningsmaterialer med lignende egenskaber. På denne baggrund, Fraunhofer IAP ser ud til at være på en lovende vej.

"Vi tester kvanteprikker baseret på indiumphosphid sammen med NDF Special Light Products, "siger Wedel. Hans team har allerede formået at opnå en spektral skarphed på 40 nanometer. Ved første øjekast, der ikke ser så langt væk fra den kvalitet, der kan opnås med cadmiumbaserede kvantepunkter, men forskellene i farvefidelitet er stadig til stede. "Vi ser dette som en god første milepæl, men vi stræber stadig efter yderligere forbedringer, "siger Wedel. Denne indsats vil betale sig, da tv -producenter ikke er de eneste, der begærer disse små farveunderværker. Der er også et stort markedspotentiale for specielle applikationer, såsom medicinsk eller luftfartsudstyr. Desuden, kvanteprikker kan også øge solcellernes effektivitet, eller kan anvendes i bioanalytik. For sådanne særlige tilfælde, kvanteprikkers optiske egenskaber skal konfigureres præcist til de specifikke applikationskrav. "Vi er i en god position takket være vores omfattende erfaring med fremstilling af kvantepunkter for at imødekomme specifikke kundekrav, «siger Wedel.