Ученый из Челябинска создал люминофоры из переработанного пенопласта
В Челябинском госуниверситете разработали новый подход к синтезу люминофоров — соединений, способных испускать свет. Ключевым компонентом технологии стала матрица, полученная из переработанного пенопласта. О результатах научной работы рассказал старший преподаватель вуза Александр Шергин после успешной защиты кандидатской диссертации.
Защита прошла на площадке диссертационного совета Южно-Уральского государственного университета. Тема исследования — синтез порошков алюмоиттриевого граната с добавлением европия. Именно этот редкоземельный элемент придает материалу красное свечение.
Отличительная черта предложенного метода — использование ионообменной технологии. Матрицу изготовили из сульфированного полистирола, полученного путем переработки пенопласта, что заменяет традиционные способы синтеза.
В ходе экспериментов удалось установить: наиболее чистое красное излучение достигается при концентрации европия 0,20 атомной единицы. При таком содержании ионы элемента начинают группироваться внутри кристаллической решетки граната.
Шергин пояснил механизм процесса на аналогии с заселением многоквартирного дома. Сначала примесные атомы занимают отдельные позиции, но по мере роста концентрации формируют объединения, похожие на соседские сообщества. Именно от характера их расположения зависят оптические характеристики конечного материала.
Еще одно преимущество технологии — возможность снизить температуру обработки при производстве люминофоров.
Практическое применение разработки исследователи связывают в первую очередь со светодиодным освещением. Красные компоненты необходимы для получения теплого белого света с высокой цветопередачей. Кроме того, метод может найти применение в дисплейных технологиях.
Научное руководство осуществляла заведующая кафедрой химии твердого тела и нанопроцессов ЧелГУ Елена Белая.
В дальнейших планах Александра Шергина — продолжить изучение состава материалов, улучшить эффективность свечения и исследовать комбинации европия с другими редкоземельными элементами. Отдельная задача — создание стеклокомпозитов для источников света и дисплеев, способных работать в сложных условиях эксплуатации.