東京工業(yè)大學(xué)(Tokyo Tech)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的堿金屬鹵化銅Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2，它發(fā)出純藍(lán)色的光。兩種鹵離子(氯離子和碘離子)的結(jié)合使該材料具有由之字形鏈組成的晶體結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的特性，從而導(dǎo)致高效的光致發(fā)光。這種新穎的化合物可以很容易地用于生產(chǎn)相對便宜和環(huán)保的白光LED，并減少日常人造光的產(chǎn)生中使用的能量。

人造光約占全球總耗電量的20%?？紤]到當(dāng)前的環(huán)境危機(jī)，這使得發(fā)現(xiàn)節(jié)能發(fā)光材料特別重要，尤其是產(chǎn)生白光的材料。在過去的十年中，固態(tài)照明技術(shù)的發(fā)展是半導(dǎo)體研究的主要領(lǐng)域，該領(lǐng)域涉及發(fā)光化合物，這導(dǎo)致了白色LED的廣泛使用。但是，這些LED中的大多數(shù)實(shí)際上是涂有黃色發(fā)光材料的藍(lán)色LED芯片。發(fā)出的黃光與剩余的藍(lán)光組合產(chǎn)生白色。

因此，減少現(xiàn)代白光LED燈能耗的一種方法是尋找更好的發(fā)藍(lán)光半導(dǎo)體。不幸的是，直到現(xiàn)在，還沒有已知的發(fā)藍(lán)光化合物同時具有高效，易加工，耐用，環(huán)保的特點(diǎn)，并且是由豐富的材料制成的。

日本東京工業(yè)大學(xué)的一組科學(xué)家在《先進(jìn)材料》雜志上發(fā)表的最新研究中，發(fā)現(xiàn)了一種滿足所有標(biāo)準(zhǔn)的新型堿式鹵化銅Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2。與Cs 3 Cu 2 I 5(未來設(shè)備的另一種有希望的發(fā)藍(lán)光候選物)不同，擬議的化合物具有兩種不同的鹵化物：氯化物和碘化物。盡管以前已經(jīng)嘗試過使用混合鹵化物材料，但是Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2具有獨(dú)特的性能，這些性能特別是由于使用I-和Cl-離子而出現(xiàn)的。

事實(shí)證明，Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2在兩個不同的亞基中形成一維之字形鏈，并且鏈中的連接僅由離子橋連。科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了另一個重要特征：它的價帶幾乎是平坦的(具有恒定能量)，該價帶描述了材料晶體結(jié)構(gòu)不同位置的電子能級。反過來，此特性使光生空穴(表示不存在光激發(fā)電子的帶正電的偽粒子)“更重”。這些空穴由于它們與I-離子的強(qiáng)相互作用而趨于固定，并且容易與附近的自由電子鍵合，形成一個稱為激子的小系統(tǒng)。

激子引起晶體結(jié)構(gòu)變形。就像人們在自己的自重嚴(yán)重變形的懸掛大網(wǎng)頂上移動時遇到麻煩一樣，激子由于自身的作用而被束縛在適當(dāng)?shù)奈恢?。這對于高效產(chǎn)生藍(lán)光至關(guān)重要。主持這項(xiàng)研究的金正煥教授解釋說：“自陷激子是光激發(fā)能量的局部形式;其構(gòu)成的電子-空穴對的最終重組會引起光致發(fā)光，在這種情況下會發(fā)出藍(lán)光。”

Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2除了效率外，還具有其他吸引人的特性。它僅由豐富的材料組成，因此相對便宜。而且，它在空氣中比Cs 3 Cu 2 I 5和其他堿金屬鹵化銅化合物更穩(wěn)定?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2在空氣中存放三個月后，其性能不會降低，而類似的發(fā)光化合物僅在幾天后就表現(xiàn)更差。最后，Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2 不需要鉛(一種劇毒元素)，因此總體上對環(huán)境友好。

金教授總結(jié)說：“我們的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新型堿金屬鹵化銅提供了新的視角，并證明了Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2可能是有前途的發(fā)藍(lán)光材料。” 這個科學(xué)家團(tuán)隊(duì)散發(fā)出來的光有望帶來更高效，更環(huán)保的照明技術(shù)。