发光二极管材料中的铕元素

铕,元素周期表第63号元素。现在最先进的有机发光二极管发光屏材料中,就含有铕的化合物。这种有机发光二极管,最简单的形式是由一个发光材料层嵌在两个电极之间。由于不需要背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板等优异特性,有机发光二极管发光屏被认为是下一代平面显示器的新兴应用技术。

□ 宋 丹

铕,元素周期表第63号元素。

从18世纪末到20世纪初,在精密度很低、纯化度不高的年代里,最终能被确定的元素只有10多种,铕就是其中一种,它是1901年被法国人德马塞发现的。其实在这之前,1885年已经有科学家在钐试样中观察到了铕的特异红色谱线;在1892—1893年间也有科学家确认过这条特征谱带,但都没能确认出它是一种新的元素。直到1896年德马塞分离氧化钐时才确认位于钐和钆之间的这个新稀土元素,于1901年成功将其分离出来。

金属铕是稀土元素中最活泼的金属,有银白色光泽,很容易与氧气、水、酸等物质发生反应,所以自然界中没有铕单质。金属铕能与氧气发生反应,但并不会燃烧,能使火焰变成红色,生成红色的三氧化二铕,这可能与铕的高熔点有关。铕也是一种非常柔软的金属,可以轻易地被钳子夹断。

铕溶于盐酸能得到黄色的氯化铕溶液,能有效阻挡紫外线,或许加入到防晒产品中是个不错的选择。铕的许多化合物几乎都能在紫外光照射下发光并聚集光能,将这些含铕化合物放在光下照射一段时间,能在黑暗中发光几个小时。这种特性可以制成有色镜片、光学滤光片以及余辉激活剂等。

纸币最关键的技术就是防伪,比如用特殊的纸、制造特殊的水印、采用特殊的印刷方式、用特殊的油墨等。其中特殊油墨有荧光油墨、磁性油墨、光变油墨等。荧光油墨往往具备波长光谱的特征,产生的光能欺骗普通人的眼睛,但不能骗过机器检查。2002年,欧盟发行的欧元就设计了一些特殊的印记,当把欧元用紫外线照射时,纸币变成了蓝绿色。这种技术在很多国家的纸币上都有应用,不过欧元的特殊性就在于其防伪油墨中添加了铕。铕的主要用途就是制作荧光粉。铕有+2和+3两种价态,在长波紫外线照射下会显示出漂亮红色荧光的是+3价铕,在欧元上看到的蓝绿色荧光就是+2价铕。在正规发票上也有类似的防伪标记,都是用铕油墨印上去的。

现在最先进的有机发光二极管发光屏材料中,就含有铕的化合物。这种有机发光二极管,最简单的形式是由一个发光材料层嵌在两个电极之间。当有电荷通过有机层时,这些含铕材料就会发光,通过内置电子电路控制使每个像素都由一个对应的电路独立驱动,从而展示出清晰的画面。它与液晶显示屏最大的不同是,有机发光二极管本身就是光源,而且从任何一个角度看都会很清晰。由于不需要背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板等优异特性,有机发光二极管发光屏被认为是下一代平面显示器的新兴应用技术。

(作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)

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