Projektowanie i synteza, optymalizacja wydajności i badanie zastosowań materiałów luminescencyjnych do konwersji UVC z domieszką pierwiastków ziem rzadkich w mikroskalowym fotoutwardzaniu bez użycia maski
Typ projektu: MOST - NAWA
Kierownik projektu po stronie PL: prof. dr hab. Przemysław Dereń
Kierownik projektu po stronie ChRL: prof. dr Chong-Geng Ma (Chongqing University of Posts and Telecommunications)
Opis projektu:
Celem projektu jest opracowanie nowych, kompaktowych mikro źródeł promieniowania UVC opartych na technologii mikroskalowych diod LED i specjalnie zaprojektowanych materiałach luminescencyjnych. Materiały te umożliwią konwersję światła niebieskiego (440–450 nm), emitowanego przez diody LED, na promieniowanie UVC (210–280 nm). Takie podejście ma potencjał zastąpienia konwencjonalnych, kosztownych i energochłonnych źródeł UVC, otwierając nowe możliwości w technologiach druku, utwardzania powłok i wytwarzania układów scalonych.
Projekt opiera się na doświadczeniu polskiego zespołu badawczego w syntezie i badaniu materiałów emitujących promieniowanie UVC. Wcześniejsze wyniki tego zespołu pokazały, że materiały luminescencyjne domieszkowane jonami prazeodymu (Pr3+), szczególnie te oparte na matrycach boranowych, mogą być wielokrotnie bardziej wydajne niż obecnie stosowane materiały referencyjne. Co ważne, efektywną emisję UVC zaobserwowano nawet w materiałach, które zgodnie z klasycznymi teoriami nie powinny wykazywać tak korzystnych właściwości luminescencyjnych. To nieoczekiwane odkrycie stanowi silny punkt wyjścia do dalszego rozwoju technologicznego.
Jednocześnie chiński partner projektu wniesie zaawansowane metody projektowania materiałów oraz technologie nanomateriałów. Symulacje komputerowe wspierane przez sztuczną inteligencję zostaną wykorzystane do przewidywania właściwości nowych materiałów luminescencyjnych przed ich syntezą. Następnie materiały te zostaną przekształcone w formy nanostrukturalne o precyzyjnie kontrolowanym rozmiarze i strukturze, co umożliwi dalszą poprawę wydajności emisji. Ostatecznym celem jest integracja zoptymalizowanych nanomateriałów z niebieskimi mikrodiodami LED w celu stworzenia zminiaturyzowanych, programowalnych źródeł światła UVC.
Istotnym elementem projektu są również badania podstawowe mające na celu głębsze zrozumienie mechanizmów odpowiedzialnych za konwersję światła niebieskiego na promieniowanie UVC. Badania te wyjaśnią, w jaki sposób energia jest przenoszona w materiale i dlaczego niektóre struktury działają znacznie lepiej niż inne. Wiedza ta będzie niezbędna do racjonalnego rozwoju przyszłych technologii emitujących promieniowanie UVC.
Łącząc badania podstawowe, badania nad materiałami wspomagane sztuczną inteligencją, inżynierię nanomateriałów oraz ścisłą współpracę polsko-chińską, projekt ten kładzie podwaliny pod nową generację źródeł światła UVC. W dłuższej perspektywie może to doprowadzić do opracowania bardziej przystępnych cenowo, energooszczędnych i łatwych do integracji systemów UVC, co będzie miało znaczący wpływ na nowoczesną fotonikę i technologie przemysłowe.
