Nat. Photonics | 金属网格稳定的过氧化物纳米晶体延长LED寿命

发光二极管(LED)在照明行业具有广泛应用， 这是由于其运行效率高，放出的热量少，而且持续时间长。美国能源部位于伊利诺伊州的阿贡国家实验室的研究人员目前正在研究新的材料，以制造效率更高和寿命更长的LED，其将应用于消费电子、医药和安全领域。

嵌入金属有机中的过氧化物纳米晶体制成的LED。

研究人员目前制备了针对LED应用的稳定的过氧化物纳米晶体。本项研究由布鲁克海文国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室和SLAC国家加速器实验室合作。台湾的中央研究院也对这项工作做出了贡献。本工作“Bright and stable light emitting diodes made with perovskite nanocrystals stabilized in metal-organic”已发表于“Nature Photonics”实验研究表明，这种嵌入式的纳米晶体发光具有更高的亮度和稳定性。

过氧化物纳米晶体一直是作为新的LED材料的主要候选者，但其在测试中被证明是不稳定的。该研究小组将纳米晶体稳定在一种金属有机框架（MOF）的多孔结构中。制造材料丰富易得，制造环境在室温下即可。因此，这些新型LED有朝一日可以支持更低成本的电视和电子产品，以及更好的伽马射线成像设备，甚至是自供电的X射线探测器，广泛应用于医学、安全扫描和科学研究。

研究员Hsinhan Tsai表示，将过氧化物纳米晶体结合到MOF中这一想法之前被证明过， 不过材料是以粉末的形式，本工作第一次成功地在实验上整合实现了LED的发射层。仅仅几个到几千个原子组成的纳米过氧化物材料与块体材料具有不同的性质，不会退化回无用的块状形式。因此，使用纳米材料解决了块状材料遇到的问题，具有形成使用LED的潜力。

通过在MOF的基体中制造纳米晶体可以提高晶体的稳定性，MOF中的铅结点作为金属前体，卤化物盐作为有机材料。卤化物盐的溶液含有溴化甲基铵，它与框架中的铅发生反应，在被困在基体中的铅核周围则自组装出纳米晶体。基质使纳米晶体分开，因此它们不会相互作用和降解。这种方法是基于一种溶液涂层的方法，比今天广泛用于制造的无机LED的真空加工要便宜得多。

另外，MOF稳定的LED可以制造出明亮的红光、蓝光和绿光，以及每种光的不同色调。该工作首次证明了稳定在MOF中的过氧化物纳米晶体将创造出一系列颜色的明亮、稳定的LEDs。

实验中，研究小组利用高级光子源（APS）来测试时间分辨的X射线吸收光谱，这种技术能够提供过氧化物材料随时间的变化信息。因此，研究人员能够跟踪电荷在材料中的移动，并了解到关于光发射时发生的重要信息，从而为进一步创造出不同的颜色，提高颜色的纯度，并增加光致发光量子产率努力。