Прорывные исследования показывают, что скручивание света в спиральные узоры, подобные тем, что встречаются в природе, может значительно повысить эффективность OLED-экранов.
Исследователи, стоящие за новым методом, полагают, что их метод светового искажения может произвести революцию в эффективности электроники, включая технологию OLED-дисплеев и технологию ночного видения.
За почти 150 лет, прошедших с момента изобретения лампочки, наука о свете продолжала развиваться. В связи с быстрой популяризацией электронных устройств, включая технологии отображения информации, в последние десятилетия ученые ищут новые и инновационные способы управления хаотическим поведением света и даже манипулирования светом в субволновом масштабе для повышения производительности и эффективности этих устройств.
Крутящийся свет: Последний прорыв в области манипулирования светом
В 2023 году исследователи из Городского университета Нью-Йорка (CCNY) успешно захватили свет с помощью магнитов и метаматериалов. В прошлом году исследователи из Нидерландов успешно остановили распространение света с помощью фотонных кристаллов. На прошлой неделе журнал сообщил о международных усилиях по переводу лазеров в новое состояние вещества, называемое «сверхтвердым». Министерство энергетики США даже профинансировало эксперименты, направленные на сжатие инфракрасного света на 90 процентов, что привело к созданию совершенно нового класса оптических материалов.
Однако конечной целью большей части этих исследований является усовершенствование электронных устройств, использующих свет. К ним относятся использование метаматериалов для передачи света, использование световых ураганов для повышения эффективности и даже использование оригинальной конструкции Томаса Эдисона для создания искривленного света.
В ходе последнего исследования, проведенного учеными из Кембриджского университета и Технологического университета Эйндховена, удалось успешно искривить свет в OLED-дисплеях, что стало предвестником возможного прорыва в области управления светом.
Создание хиральности в подражание природе
По словам команды, эти молекулы часто имеют хиральную структуру, то есть их можно ориентировать влево или вправо, как человеческую руку. Однако воспроизвести это естественное состояние в электронике, чтобы использовать присущую ему эффективность, оказалось непросто.
В опубликованном Команда решила эту проблему, разработав специализированный хиральный полупроводник, в котором они «заставили» молекулы полупроводника выстраиваться в лево- и правосторонние колонны, что работает за счет скручивания света в вынужденную хиральность.
Полупроводник создан на основе триазаарена (ТАТ) — материала, способного «самоорганизовываться» в спиральные стопки. По словам Марко Пройсса, соавтора исследования из Технического университета Эйндховена, эта уникальная структура позволяет электронам двигаться по спирали, подобно резьбе на винте.
«При возбуждении синим или ультрафиолетовым светом самоорганизующийся ТАТ излучает яркий зеленый свет с сильной круговой поляризацией, эффект, которого до сих пор было трудно достичь в полупроводниках», — говорит Марко Преус из Технического университета Эйндховена, соавтор статьи. «Структура ТАТ обеспечивает эффективное движение электронов, что влияет на излучение света».
В этом случае полупроводниковый материал излучает циркулярно поляризованный свет.
Обратите внимание: Новое исследование может в конечном итоге подтвердить или отклонить теорию Большого взрыва.
Это означает, что свет несет «информацию» о том, является ли электрон левым или правым. По словам команды, эта конструкция отличается от неорганических полупроводников, таких как кремний, симметричная внутренняя структура которых позволяет электронам перемещаться через них «без какого-либо предпочтительного направления».Модифицированный OLED демонстрирует значительное повышение эффективности
Команда протестировала свой новый метод скручивания света, модифицировав существующие технологии производства OLED с целью непосредственного внедрения TAT в работающие OLED с круговой поляризацией (CP-OLED). Получившееся устройство «демонстрирует рекордные уровни эффективности, яркости и поляризации».
«Мы по сути переработали стандартный рецепт изготовления органических светодиодов (OLED), подобных тем, что используются в наших смартфонах, чтобы мы могли заключить хиральную структуру в стабильную некристаллическую матрицу», — сказал соавтор Ритупарно Чоудхури из Кавендишской лаборатории Кембриджа. «Это открывает практический способ создания светодиодов с круговой поляризацией, чего мы долгое время не могли достичь».
Профессор Берт Мейер из Технического университета Эйндховена соглашается с этим, отмечая, что органические полупроводники, способные преломлять свет, могут значительно повысить эффективность технологий отображения информации, таких как телевизоры, смартфоны и очки ночного видения. Хиральные полупроводники также могут сыграть ключевую роль в разработке квантовых компьютеров и спинтронных устройств.
«Это настоящий прорыв в области создания хиральных полупроводников», — сказал Мейер. «Тщательно спроектировав молекулярную структуру, мы смогли связать хиральность структуры с движением электронов, чего никогда ранее не делали на этом уровне».
Потенциал для доминирования в отрасли
Подводя итоги исследования, профессор Ричард Фройнд из Кавендишской лаборатории Кембриджа, который был одним из руководителей исследования, сказал, что использование органических полупроводников когда-то устарело. Однако благодаря многочисленным сферам применения и использования они теперь «доминируют в отрасли», поддерживая отрасль стоимостью более 60 миллиардов долларов.
«В отличие от жестких неорганических полупроводников молекулярные материалы невероятно гибкие, что позволяет нам создавать совершенно новые структуры, такие как хиральные светодиоды», — объясняет Френд. «Это как играть с Lego, но со всеми возможными формами, а не только с прямоугольными кирпичиками».
Исследовательская группа также полагает, что органические полупроводники, способные искривлять свет, не только улучшат эффективность электронных дисплеев, но и могут оказать существенное влияние на квантовые компьютеры. Они также видят возможности в спинтронике — области исследований, которая использует спин, или собственный угловой момент, электронов для хранения и обработки информации, что может привести к созданию более быстрых и безопасных вычислительных систем.
Читайте все последние новости технологий на New-Science.ruБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.