Исследователи из Кембриджского университета и Технологического университета Эйндховена разработали органический полупроводник, который может повысить эффективность OLED-дисплеев в телевизорах и экранах смартфонов.
Полупроводник, разработанный учёными, излучает циркулярно поляризованный свет, который передаёт информацию о «рукости» электронов. Большинство неорганических полупроводников, таких как кремний, имеют симметричную внутреннюю структуру, позволяющую электронам двигаться в любом направлении. Хиральные молекулы, которые являются левыми или правыми зеркальными отражениями друг друга, широко распространены в природе. Несмотря на то что хиральность играет ключевую роль в биологических процессах, таких как синтез ДНК, её трудно контролировать и применять в электронике.
Расположив стопки полупроводниковых молекул в упорядоченные спиральные колонны (левые или правые), исследователи создали хиральный полупроводник, используя методы молекулярного дизайна, вдохновлённые природой. Этот материал может найти применение в технологии дисплеев. Современные дисплеи часто потребляют значительное количество энергии из-за способов фильтрации света. Разработанный хиральный полупроводник естественным образом излучает циркулярно поляризованный свет, что потенциально снижает потери энергии и делает экраны ярче и энергоэффективнее.
Инновационный полупроводник получен из триазатриуксена (ТАТ), материала, который спонтанно собирается в спиральную структуру. Такая структура позволяет электронам двигаться по спирали вдоль материала, подобно резьбе винта.
Марко Пройсс, соавтор исследования из Технологического университета Эйндховена, объяснил технологию:
„«При воздействии синего или ультрафиолетового света самоорганизованный ТАТ излучает интенсивно яркий зелёный свет с сильной круговой поляризацией – эффект, который до сих пор был неуловим в полупроводниках. Молекулярное расположение ТАТ способствует эффективному движению электронов, одновременно влияя на излучение света».“
Исследовательская группа адаптировала технологии изготовления OLED для интеграции ТАТ в функциональные кругово-поляризованные OLED (CP-OLED), достигнув рекордных уровней эффективности, яркости и поляризации, что сделало эти устройства самыми передовыми в своём классе.
Этот успех стал результатом десятилетий сотрудничества между исследовательской группой Френда и командой профессора Берта Мейера из Технологического университета Эйндховена. Помимо технологий отображения, влияние этого исследования распространяется на квантовые вычисления и спинтронику – область, сосредоточенную на использовании спиновых свойств электронов для повышения эффективности хранения и обработки информации. Эти инновации могут привести к созданию более быстрых и безопасных вычислительных систем.
Исследование финансировалось Европейским исследовательским советом и Сетью обучения Марии Кюри Европейского союза. Ричард Френд – научный сотрудник колледжа Св. Иоанна в Кембридже, а Ритупарно Чоудхури – сотрудник колледжа Фицуильяма в Кембридже.