Investigadores del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS) de Japón, junto con colegas de la Universidad de Ciencias de Tokio y la Universidad de Hokkaido, están desarrollando nuevas formas de materiales emisores de luz llamados fósforos, con mayor versatilidad en relación con las opciones existentes. Su trabajo está publicado en la revista Ciencia y Tecnología de Materiales Avanzados. .
Los fósforos absorben la energía de la radiación electromagnética, incluida la luz visible y los rayos X, y luego la liberan en colores que dependen de sus propiedades. Se utilizan en muchas aplicaciones, incluidos diodos emisores de luz (LED), pantallas de visualización, centelleadores que detectan radiación como los rayos X y dispositivos optoelectrónicos.
"Necesitamos encontrar fósforos con emisiones fácilmente sintonizables para explotarlos en un campo de aplicaciones cada vez más amplio", afirma Takayuki Nakanishi del equipo NIMS. "En este trabajo hemos desarrollado un nuevo tipo de cristales poliméricos con bandas de emisión de ancho de línea muy estrechas, adecuadas para fabricar la próxima generación de micro-LED". Se espera que estos LED especializados se utilicen en muchas aplicaciones industriales emergentes.
El trabajo se basa en cristales de polímeros de lantánidos luminiscentes construidos a partir de componentes que contienen un átomo central de europio (un elemento lantánido) complejado con los grupos químicos orgánicos circundantes. La formación y agregación de los cristales se puede controlar para ajustar las propiedades ópticas del producto para adaptarlo al uso previsto. Se descubrió que las nanoesferas del polímero ofrecen la mayor eficiencia óptica.
"El aspecto más innovador de nuestra investigación es que revela que los cristales de polímero conectados por los llamados enlaces de coordinación pueden usarse como una amplia gama de fósforos funcionales y termoestables, desde tamaños nano hasta macro", dice Nakanishi. /P>
El próximo desafío para el equipo es ampliar la gama de longitudes de onda que pueden usarse para excitar los materiales. Los fósforos actuales son estimulados por la radiación ultravioleta. Pero para ampliar su utilidad a muchas más aplicaciones, el equipo espera pasar a otras longitudes de onda, especialmente las más largas y, por tanto, de menor energía.
Además de sus ventajas de alta eficiencia de emisión de luz y estabilidad térmica, los nuevos fósforos también son muy fáciles de cristalizar y fácilmente dispersables en disolventes. Estas dos últimas propiedades los hacen muy adecuados para la fabricación a gran escala que será necesaria para aprovechar plenamente su potencial.
"Esperamos que las esferas poliméricas a nanoescala que utilizan polímeros de coordinación como el nuestro se conviertan en un material fluorescente nuevo y versátil a la par de los puntos cuánticos actualmente más conocidos", concluye Nakanishi.
Más información: Takayuki Nakanishi et al, Metamorfosis estructural y propiedades fotofísicas del polímero de lantánido nano y microcristalino termoestable con cadenas de coordinación flexibles, Ciencia y tecnología de materiales avanzados (2023). DOI:10.1080/14686996.2023.2183711
Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales
