東京工業(yè)大學(Tokyo Tech)的科學家發(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)出純藍色的光。兩種鹵離子(氯離子和碘離子)的結合使該材料具有由之字形鏈組成的晶體結構和獨特的特性，從而導致高效的光致發(fā)光。這種新穎的化合物可以很容易地用于生產相對便宜和環(huán)保的白光LED，并減少日常人造光的產生中使用的能量。

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

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)藍光半導體。不幸的是，直到現(xiàn)在，還沒有已知的發(fā)藍光化合物同時具有高效，易加工，耐用，環(huán)保的特點，并且是由豐富的材料制成的。

日本東京工業(yè)大學的一組科學家在《先進材料》雜志上發(fā)表的最新研究中，發(fā)現(xiàn)了一種滿足所有標準的新型堿式鹵化銅Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2。與Cs 3 Cu 2 I 5(未來設備的另一種有希望的發(fā)藍光候選物)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?？茖W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構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)。

激子引起晶體結構變形。就像人們在自己的自重嚴重變形的懸掛大網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?shù)奈恢谩＿@對于高效產生藍光至關重要。主持這項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)藍光材料。” 這個科學家團隊散發(fā)出來的光有望帶來更高效，更環(huán)保的照明技術。