Инженеры и ученые Уральского федерального университета (УрФУ) с коллегами из Индии и УрО РАН разработали нанокерамику, которая люминесцирует тремя основными цветами – красным, зеленым и синим.

Новый материал крайне прочен, так как создан под высоким давлением.

По-мнению ученых, характеристики новой нанокерамики – свечение, прочность и прозрачность – пригодятся для создания экранов с улучшенной яркостью и детализацией для смартфонов, телевизоров и других устройств.

Соавтор работы, доцент кафедры физических методов и приборов контроля качества УрФУ Арсений Киряков рассказал:

«Мы получили оптически прозрачную нанокерамику, которая способна люминесцировать красным, зеленым и синим цветами. Это стало возможным благодаря добавлению частиц углерода, которые выступили в качестве углеродных наноточек. В процессе синтеза углеродные компоненты становятся заключенными между частицами керамики, что образует дефекты на их поверхности. Мы полагаем, что эти дефекты создают ряд энергетических уровней в углеродных наноточках. Благодаря этому материал может светиться разными цветами в видимом спектре».

Углеродные наноточки – это небольшие кластеры углеродных атомов, размер которых составляет несколько нанометров. Углеродные наноточки характеризуются особым типом ковалентной связи и активной поверхностью. Благодаря этому эффективность свечения углеродных наноточек может достигать 70%, что позволяет использовать их в качестве светоизлучающего вещества при создании дисплеев.

«Поскольку наша нанокерамика способна обеспечить все три базовых цвета спектра (красный, зеленый и синий), то нет необходимости использовать три светодиода по отдельности – достаточно будет разместить на светоизлучающем чипе один элемент для получения всех трех цветов.

Также благодаря тому, что синтез керамики осуществлен под высоким давлением, наночастицы расположены друг к другу очень плотно – это позволило избавиться от дефектов, добиться оптической прозрачности и повысить прочность. Такие характеристики будут полезны для производства дисплеев смартфонов и планшетов, поскольку повышенная концентрация углеродных наноточек позволит увеличить эффективность свечения, что может способствовать росту плотности пикселей в дисплее на единицу площади», – объяснил соавтор работы, доцент кафедры физических методов и приборов контроля качества УрФУ Юлия Кузнецова.

В качестве материала для создания нанокерамики ученые использовали алюмо-магниевою шпинель – материал, имеющий кубическую структуру кристаллической решетки. Благодаря этому свет, проходящий сквозь материал, не преломляется и не рассеивается. Синтез керамики был осуществлен методом термобарического сжатия – с помощью процесса, при котором материал подвергается колоссальному давлению при относительно низкой температуре.

Отметим, в исследовании принимали участие сотрудники Университета Савита (Индия), Факультета физики инженерного колледжа Тиаграджар (Индия) и Института химии твердого тела УрО РАН.

Подробную информацию о новой нанокерамике и ее свойствах ученые опубликовали в журнале Applied materials today. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (№ 23-72-01024) и программы «Приоритет-2030». Экспериментальные работы проводились в рамках госзадания (ААА-А19-119031890025-9).



Источник: пресс-служба УрФУ