Почему углеродные точки?
Углеродные наночастицы становятся многообещающей основой для экологичных светодиодов и дисплеев. Они нетоксичны, биосовместимы и производятся из доступных компонентов — например, лимонной кислоты или хлорофилла. В отличие от перовскитов, которые тоже применяют в подобных технологиях, углеродные точки устойчивы к воздействию растворителей и позволяют модифицировать свою поверхность для интеграции в композитные материалы. Однако до недавнего времени их широкое внедрение сдерживалось низким квантовым выходом (менее 20% у амфифильных частиц), что напрямую влияет на яркость свечения.
Суть открытия
Исследователи Университета ИТМО разработали простой и бюджетный метод повышения эффективности углеродных точек. Добавление полиэтиленгликоля (дешевого полимера) в процессе синтеза наночастиц позволило устранить структурные дефекты и увеличить квантовый выход без изменения ключевых характеристик материала. Технология совместима с гидротермальным способом производства, где частицы «запекаются» в автоклаве при высоких температурах в течение 6 часов.
Результаты испытаний
Эксперименты с двумя типами наночастиц показали:
-
Гидрофильные точки (растворимые в воде) достигли квантового выхода 75–80% против исходных 30%.
-
Амфифильные частицы (универсальные для любых растворителей) улучшили показатель с 20% до 25–30%.
На основе обработанных амфифильных точек созданы светодиоды с яркостью 2500 кд/м² — уровень, сопоставимый с перовскитными и органическими аналогами. Устройства продемонстрировали стабильность: выдержали 50 циклов включения, 30 минут непрерывной работы и не потеряли эффективность.
Перспективы технологии
«Сейчас мы работаем над дальнейшим ростом квантового выхода через оптимизацию структуры светодиодов и синтеза частиц. Также тестируем полярные полимеры, которые помогут управлять свойствами материалов для применения в биовизуализации и производстве дисплеев», — пояснил Михаил Мирущенко, инженер центра «Информационные оптические технологии» ИТМО.
Что это значит для рынка?
Новый метод устраняет ключевое препятствие для массового использования углеродных точек — низкую яркость при доступной стоимости производства. Технология открывает путь к созданию энергоэффективных и экологичных осветительных систем, сохраняя преимущества материала: безопасность, простоту обработки и адаптивность к различным условиям.
