Ученые разработали уникальный прочный и долговечный композит на основе полимера и перовскитных нанокристаллов, излучающих яркий зеленый свет. Светоизлучающие частицы были успешно интегрированы в сеть ультратонких полимерных волокон, что обеспечило рекордные показатели стабильности и яркости свечения материала. Эта инновация открывает путь к созданию гибких дисплеев, носимых медицинских устройств и надежных источников света.
Проблема стабильности перовскитов
Современные светодиодные системы освещения и дисплеи требуют эффективных светопреобразующих материалов для настройки характеристик, например, спектра свечения. Перовскитные квантовые точки — нанокристаллы с исключительно чистым и ярким светом, легко настраиваемым спектром — являются перспективным решением. Однако их главный недостаток — высокая чувствительность к влаге и кислороду, приводящая к разрушению и потере свечения. Для защиты этих точек активно разрабатываются полимерные оболочки.
Российское решение: фторопласт и электроформование
Исследовательская группа из Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского совместно с коллегами из Санкт-Петербургского национального исследовательского Академического университета имени Ж.И. Алферова РАН и Университета ИТМО синтезировала стабильные люминесцентные нетканые материалы. В их основе — полимер фторопласт и перовскитные квантовые точки.
Технология синтеза
Авторы применили метод электроформования, позволяющий одновременно формировать полимерное волокно и синтезировать внутри него перовскитные квантовые точки. В качестве матрицы выбран стабильный и прочный фторсодержащий полимер фторопласт. В его раствор добавили бромсодержащие соли цезия и свинца — основу для роста перовскитных нанокристаллов.
Формирование структуры и частиц
Полученный раствор поместили в камеру с высоким напряжением. Под его действием полимер сформировал тончайшие переплетенные нити. В этих же условиях из солей цезия и свинца образовались квантовые точки диаметром всего 4–13 нанометров — в десятки раз мельче вирусов.
Рекордная стабильность и управляемые свойства
Электронная микроскопия подтвердила равномерное распределение светоизлучающих кристаллов перовскита по всему объему волокна. При УФ-облучении материал излучает зеленый свет, сохраняя яркость неизменной даже после 2,5 лет хранения! Ученые также установили, что варьируя время между приготовлением раствора и электроформованием, можно контролировать размер квантовых точек и спектр их свечения (507–517 нм).
Перспективы для гибкой электроники
«Нам удалось простым способом синтезировать яркие квантовые точки в защитной полимерной матрице и сохранить их свойства на годы. Это ключ к применению гибридных материалов в реальных устройствах: гибкой электронике, носимых медприборах, светопреобразователях для освещения. В планах — расширить свечение на весь видимый спектр для создания революционных легких гибких дисплеев умной одежды и аксессуаров», — подчеркивает руководитель проекта РНФ, к.х.н. Полина Демина (СГУ имени Н.Г. Чернышевского).
Источник: indicator.ru
