Laat perovskieten uitkristalliseren in nanoporiën van een inerte drager, en je krijgt een LED die licht geeft van een golflengte naar keuze. Het principe leent zich voor massaproductie en de LED’s zijn nog uiterst stabiel ook, schrijven Oostenrijkse en Duitse onderzoekers in Science Advances.

Martin Kaltenbrunner en collega’s omschrijven die poriën daarbij als nanoreactoren. Ze bepalen vorm en diameter van de perovskietkristallen. En omdat het gaat over diameters van 2 tot 10 nanometer, krijg je kwantumeffecten die zorgen dat deze diameter mede bepalend is voor de golflengte van het resulterende LED-licht - eigenlijk zijn die kristallen gewoon ingepakte kwantumdots. Dit in tegenstelling tot de gebruikelijke LED-praktijk waarbij de golflengte puur afhangt van de chemische samenstelling van de gebruikte halfgeleider, en niet van de grootte.

Helemaal vrij instelbaar is die golflengte nog steeds niet. Het opsluiten in nanoporiën leidt tot een verschuiving in de richting van het blauwe deel van het spectrum: infrarood wordt gewoon rood en groen wordt blauw. Maar de golflengteverschuiving is te klein om met één perovskiet het hele zichtbare spectrum te kunnen bestrijken. Het record tot nu toe bedraagt 151 nm: in een matrix van silicium met poriën van 2 nm ging methylammoniumloodtrijodide van 791 naar 640 nm.

Je hebt dus nog steeds een aantal verschillende perovskieten nodig, en de onderzoekers geven toe dat ze voor de gedeeltes van 640 tot 530 en van 479 to 405 nm nog naar een geschikt materiaal zoeken. Daar staat tegenover dat het productieproces van het gebruikte poreuze silicium zeer goed beheersbaar is, zodat je de poriediameter precies kunt instellen en - binnen de grenzen van het gebruikte perovskiet - dus ook de kleur.

Bijkomend voordeel is dat het silicium de kristallen beschermt tegen zuurstof en vocht, waar perovskieten erg slecht tegen kunnen.

Om hier daadwerkelijk LED’s van te maken moet er meer gebeuren. De onderzoekers hebben al prototypes gebouwd maar die zijn nog verre van productierijp. Zo moesten ze het silicium vervangen door poreus aluminiumoxide waarvan de poriediameter minder makkelijk instelbaar is. Maar het principe werkt alvast.

bron: Ludwig-Maximilians-Universität München