Вращающиеся молекулы сделают дисплеи ярче

Дисплеи телевизоров на органических светодиодах. Фото: Maurizio Pesce / flickr.com
Дисплеи телевизоров на органических светодиодах. Фото: Maurizio Pesce / flickr.com

Команда ученых из Университета Кембриджа, Университета Восточной Англии и Университета Восточной Финляндии разработала новый тип материала, излучающего свет эффективнее, чем когда-либо, благодаря вращающимся молекулам.

Органические светодиоды (OLED) имеют ряд преимуществ перед обычными светодиодами — меньшие габариты и вес, возможность создания гибкого экрана, более низкое энергопотребление при сохранении яркости изображения. Однако полностью заменить обычные светодиоды им мешают дороговизна и низкая производительность (соотношение реального выхода света (25%) к идеальному, составляющему 100%).

Причина этого в следующем. Прохождение электрического тока через органические молекулы, входящие в состав полимера OLED, приводит их в возбужденное состояние, но только 25% из них находятся в излучающем состоянии, то есть способны испускать свет. Остальные 75% обладают «темными», не излучающими состояниями, они просто выделяют тепло при прохождении через них тока. Причиной разницы в поведении молекул является квантовое свойство, называемое «спином», и темные состояния имеют неправильный тип этого спина.

Обычно переход молекул из темного состояния в светлое невозможен, так как молекулам для этого требуется относительно высокая энергия 0,5 эВ. Но химики из Университета Восточной Англии разработали новый тип материала, в котором две различные органические молекулы соединяются вместе атомом меди или золота. Полученная структура немного напоминает пропеллер. При прохождении тока через молекулы «пропеллер» начинает вращаться, геометрия молекул меняется. Так как спиновое состояние зависит от молекулярной геометрии, «темные» переходят в «светлое», излучающее свет состояние. Этот процесс значительно увеличивает скорость преобразования электрической энергии в свет, и достигается почти 100% эффективности излучения.

Дальнейшая работа ученых направлена на исследования, которые смогут понизить цену разработки и обеспечить доступность высокотехнологичных продуктов OLED для каждого дома.

На данный момент эффект молекул-«пропеллеров» проверен для света в диапазоне от 500 до 550 нм. Исследователи подчеркнули, что, если изученный эффект окажется действующим для всех спектров света, производство светодиодов выйдет на новый, более эффективный уровень. То есть дисплеи будут светить ярче, а служить дольше.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Ранее ученые Сколковского института науки и технологий вместе с иностранными коллегами спроектировали новую белую светодиодную структуру. По их технологии можно будет делать энергоэффективные светодиоды.

Теги:

Читать еще на Чердаке: