Квантовые точки — следующий этап эволюции осветительных устройств

Одной из альтернатив ламп накаливания в качестве источников белого света являются «белые» квантовые точки — миниатюрные частицы селенида кадмия. Семь лет назад, в лабораториях Вандербильта, случайно было установлено, что сверхмалые квантовые точки, содержащие 60-70 атомов, способны преобразовывать синее излучение светодиода в белый свет «теплого» оттенка, близкий по спектру освещению от ламп накаливания. В то время эффективность такого преобразования была слишком мала (порядка 3%), чтобы говорить о практическом значении открытия.

Недавно, ученые лаборатории добились существенного прогресса, сумев поднять КПД преобразования света этими нанокристаллами более чем в 10 раз.

Ранние попытки увеличить яркость излучения сводились к выращиванию на нанокристалах оболочки из различных материалов, например, из сульфида цинка. К сожалению, плакированные таким образом квантовые точки оказались способными производить только монохромное излучение. Затем, некоторые работы университета Северной Каролины побудили исследователей попробовать соли металлов — применяя ацетатные соли они добились улучшения эффективности до 10-20%. Отсюда последовал логичный переход к экспериментам со всем семейством карбоциклических кислот. И наилучший результат, 45%, был получен с простейшим его представителем — муравьиной кислотой.

Изображение квантовой точки, полученное на сканирующем электронном мироскопе, демонстрирует отдельные атомы

Руководитель работы, Сандра Розенталь (Sandra Rosenthal), в журнале Journal of the American Chemical Society подчеркивает, что 45% — это уровень эффективности некоторых коммерческих светодиодных ламп. Таким образом, «белые» квантовые точки уже можно применять в отдельных приложениях.

Сандра Розенталь демонстрирует модель структуры с эффектом "белой" квантовой точки

Рост яркости сопровождался нежелательным смещением пика спектра в синюю область, белый свет приобрел холодный оттенок. Однако ученые, продолжающие экспериментировать с различными методами энкапсуляции усовершенствованных квантовых точек, считают, что смогут скорректировать цветовой баланс.

Как показали предварительные расчеты, комбинирование усовершенствованных квантовых точек с наиболее эффективными ультрафиолетовыми светодиодами позволит добиться светоизлучающей эффективности порядка 40 люмен на ватт (лампы накаливания — около 15 лм/Вт, светодиоды — от 28 до 93 лм/Вт, люминесцентные лампы — 100 лм/Вт). При этом имеется множество возможностей дальнейшего улучшения характеристик, как светодиодов, так и самих квантовых точек, что будет вести к дальнейшему росту КПД гибридных осветительных устройств.

Справа колба с улучшенным материалом на основе "белых" квантовых точек

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI