Ученые работали с соединениями на основе боратов, в которые добавили висмут, стронций и европий. Оказалось, что такие материалы светятся в красном диапазоне, что идеально подходит для использования в светодиодных лампах. Результаты исследования опубликовали в журнале Solid State Sciences, а работу поддержал грантом Российский научный фонд.

Светодиодные лампы сегодня популярны благодаря своим преимуществам: они почти не нагреваются, компактные, яркие, экономичные и долговечные. Но чтобы такие лампы работали хорошо, нужны качественные люминофоры. Эти вещества должны быть устойчивы к перепадам температуры, химическим воздействиям, а также долго служить и легко производиться.

Бораты — соли борной кислоты — стали основой для новых люминофоров. Они стабильны, выдерживают высокие температуры, а для их создания не нужны экстремальные условия. Ученые из СПбГУ и Института химии силикатов имени Гребенщикова смешали карбонат стронция, борную кислоту, оксиды висмута и европия, а затем нагрели их до 650–900 °C. В результате получились новые соединения, которые исследователи изучили с помощью рентгеновских лучей. Этот метод помог понять, как расположены атомы в кристаллах и какие связи между ними.

Оказалось, что самое яркое свечение дает соединение, где висмута в три раза больше, чем европия. Если европия становится больше, свечение слабеет. Ученые также определили, как эти материалы выглядят в цветовом пространстве CIE — системе, которая помогает точно описать цвет. Это важно для использования в промышленности, телевидении и компьютерных технологиях.

Наши люминофоры просты в производстве, а их свойства близки к коммерческим стандартам. Это делает их перспективными для использования в светодиодных лампах, — объяснил Станислав Филатов, профессор кафедры кристаллографии СПбГУ и руководитель проекта.

Ранее ученые исследовали светлячков, чтобы увеличить яркость светодиодов.