سترسم هذه التقنية مستقبل الإضاءة الثبلية (LED lighting)

خلال القرن الماضي، اجتاحت تقنيات الصمام الثنائي الباعث للضوء المعروف بـ LED الصناعات الضوئية، من خلال تقديم العديد من الميزات كالمتانة، الكفاءة، وطول الأمد.

لكن الآن، تمكن الباحثون في جامعة برينستون من إضاءة طريق آخر في سبيل تطوير تقنيات LED، وذلك من خلال تنقية صناعة مصادر الضوء المصنوعة من مادة بلورية معروفة باسم “بيروفسكيت”، كبديل أكثر فعالية وأقل تكلفة للمواد المستخدمة في الثبل (LEDs) الموجودة على رفوف المتاجر.

وطوَّر الباحثون تقنية تقوم على تجمع جسيمات البيروفسكيت النانومتري ذاتيا لإنتاج ثبل أكثر كفاءة واستقرارا، ويمكن لهذا التقدم ــ بحسب ما نشر في مجلة Nature Photonics ــ تسريع استخدام تقنيات البيروفسكيت في التطبيقات التجارية كالإضاءة، والليزر، والتلفاز، وأجهزة الحاسوب.

ويقول باري راند، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية: “إنّ أداء البيروفسكيت في الخلايا الشمسية قد انطلق حقا في السنوات الأخيرة، ولديهم الخصائص التي تعطيهم الكثير من الوعود من اجل الثبل، لكن العجز عن إنشاء رقيقة بيروفسكيت نانومتري موحّد وساطع، حدّ من قوتهم”، ويضيف راند: “تسمح تقنياتنا الجديدة لهذه الجسيمات النانومترية بالتجمع ذاتيا لإنشاء رقائق غاية في الدقة.

تطوّر في التصنيع، يمكنه جعل ثبل البيروفسكيت بديلا واقعيا للتقنيات الموجودة”.

تبعَث الثبل الضوء عندما يُطَبّق عبرها جهدا كهربائيا، وعندما يُبعَث الضوء يحرك التيار الكهربائي الإلكترونات من الجانب السلبي للصمام الثنائي إلى الجانب الموجب، مما يحرّر ويطلق الطاقة على شكل ضوء.

وتعمل الثبل في أفضل حالاتها عندما يكون التحكم بهذا التيار دقيقا، وهوما تسمح به الرقائق النانومترية الدقيقة في أجهزة راند.

تمتلك الثبل العديد من المزايا التي تجعلها متفوقة على المصابيح الكهربائية، كالمتانة، وطول الأمد، وصغر الحجم، والفعالية، والتكلفة الأرخص.

وعلى الرغم أنها أغلى سعرا من مصابيح الفلوريسنت لإضاءة الغرفة، لكن فاعليتها أكبر، إضاءتها أقوى، ومخاوف بيئية أقل عندما يتعلق الأمربالتخلص منها.

ويقوم فريق راند والعديد من الباحثين باكتشاف البيروفسكيت كبديل أقل تكلفة لنتريد الجاليوم وبعض المواد الأخرى المستخدمة في صناعة الثبل، كما أن الثبل رخيصة التكلفة ستسرّع قبول الحد من استخدام الطاقة والتأثيرات البيئية لذلك.

وفي ورقتهم الجديدة، أعلن راند وفريقه أن إضافة نوع إضافي من هاليد الأمونيوم العضوي، وخصوصا هاليد أمونيوم ذو سلسلة طويلة، إلى البيروفسكيت أثناء عملية الإنتاج قد قيّد بشكل كبير تشكيل البلورات في الرقائق.

الأمر الذي أدى الى كفاءة كميّة أكبر، ما يعني أن الثبل بعثت فوتونات أكثر لكل إلكترون يدخل الجهاز، إضافة الى أن الرقائق بهذه الطريقة أكثر استقرارا.

ويدعم راسيل هولمز، البروفيسور في هندسة وعلوم المواد في جامعة مينيسوتا، بحث جامعة برينستون بقوله: “هذا المخطط المنظم والأنيق سوف يحصل غالبا على تطبيقات عملية لمواد البيروفسكيت الأخرى ومنصات الأجهزة”.

إعداد: وائل المشنتف.
تدقيق: أسامة القزقي.
المصدر