211service.com
Organiczne diody LED świecą niewidocznie
Naukowcy z University of Southern California zaprojektowali cząsteczkę barwnika fosforescencyjnego, która emituje światło w bliskiej podczerwieni, i wykorzystali ją do wytwarzania trwałych organicznych diod elektroluminescencyjnych (OLED).
Fosforyzujący organiczny wyświetlacz LED firmy Universal Display Corporation może być zbudowany na elastycznym podłożu z tworzywa sztucznego. Firma, współpracując z naukowcami z University of Southern California i Princeton University, stworzyła obecnie diody LED emitujące bliską podczerwień i planuje stworzyć wersję elastycznego wyświetlacza w bliskiej podczerwieni. Wyświetlacz byłby niewidoczny gołym okiem, ale widoczny przez gogle noktowizyjne do tajnych operacji wojskowych.
Diody można by wykorzystać do stworzenia taniego i elastycznego wyświetlacza w bliskiej podczerwieni (NIR), który byłby nieczytelny gołym okiem, ale można by go odczytać za pomocą gogli noktowizyjnych. Taki wyświetlacz może być zintegrowany z mundurem żołnierza lub urządzeniem, które można schować w kieszeni, umożliwiając żołnierzom odczytywanie komunikatów w nocy bez wykrycia przez wrogich snajperów.
Te organiczne diody LED można również przekształcić w diody wykrywające podczerwień, które umożliwiają widzenie w nocy. Detektory podczerwieni są zasadniczo odwrotnością diod LED, przekształcając światło w prąd elektryczny. Ciepłe przedmioty emitują promieniowanie podczerwone, które ma dłuższe fale niż promieniowanie podczerwone bliskiej podczerwieni i jest również niewidoczne dla ludzkiego oka. Podobnie jak detektory światła w kamerach wykrywają światło widzialne, czujniki podczerwieni wykonane z nieorganicznych półprzewodników wykrywają światło podczerwone w goglach noktowizyjnych i kamerach używanych przez wojsko, policję, funkcjonariuszy ochrony granic i strażaków. Jednak detektory oparte na diodach OLED przyniosłyby istotną korzyść: ponieważ cienkie polimery organiczne, z których składają się te diody, mogą być osadzane na różnych podłożach, w tym giętkim plastiku, organiczne detektory podczerwieni mogą być wystarczająco elastyczne, aby można je było umieścić w osłonie hełmu.
Elastyczność jest bardzo korzystna… wszystkie wyświetlacze nowej generacji będą znajdować się na elastycznych podłożach, mówi Mark Thompson , profesor chemii na Uniwersytecie Południowej Kalifornii, który kierował badaniami. Organiczne diody LED to kluczowa technologia dla elastycznych wyświetlaczy, ponieważ można je łatwo i tanio wzorować na giętkich podłożach, mówi. Są już używane w wyświetlaczach aparatów fotograficznych i telefonów komórkowych, i dają ogromne nadzieje na przyszłe wielkoformatowe ekrany komputerowe i telewizyjne.
Badania nad organicznymi diodami LED w dużej mierze koncentrowały się na zastosowaniach w świetle widzialnym; nikt wcześniej nie stworzył organicznej diody LED, która wydajnie emituje światło NIR. Thompson i jego koledzy z Princeton University i Universal Display Corporation, firmy z siedzibą w Ewing, NJ, opisali swoje organiczne diody LED online w Chemia stosowana 9 stycznia
Organiczne diody LED, które emitują niewidzialne fale NIR, można wykorzystać do tworzenia wyświetlaczy, których nie chcesz, aby wszyscy widzieli. W przypadku tajnych zastosowań wojskowych wyświetlacze noktowizyjne będą bardzo ważne, a te diody będą kluczem do tego, mówi Ghassan Jabbour , profesor nauk optycznych na Uniwersytecie Arizony w Tucson, który opracował pierwsze cząsteczki organiczne emitujące NIR.
Sekretem nowej diody LED jest specjalnie zaprojektowana cząsteczka barwnika fosforescencyjnego, którą naukowcy wykorzystują w warstwie emisyjnej umieszczonej pomiędzy dwiema elektrodami urządzenia. Zazwyczaj organiczne diody LED zawierają warstwę emisyjną domieszkowaną barwnikami fluorescencyjnymi. Elektrody wprowadzają do warstwy elektrony ujemne i dodatnie dziury, gdzie naładowane cząstki łączą się i wzbudzają cząsteczki barwnika. Kiedy cząsteczki wracają do stanu niewzbudzonego, emitują fotony. Nowe cząsteczki fosforyzujące emitują bardzo skutecznie w regionie NIR. Emitują również światło przez dłuższy czas niż barwniki fluorescencyjne, wydłużając żywotność urządzenia – tradycyjny słaby punkt materiałów organicznych.
Urządzenie emituje fale o długości zbliżonej do 800 nanometrów, czyli dokładnie na granicy widma widzialnego i bliskiej podczerwieni, i ma wydajność ponad 6%, czyli co najmniej 60 razy większą niż w przypadku innych urządzeń emitujących NIR zgłoszonych w przeszłość. W tej chwili działa przez 1000 godzin z maksymalną jasnością. Ale przy niższych poziomach jasności wymaganych w wyświetlaczach mówimy o co najmniej milionie godzin, mówi Thompson. Dla porównania, czerwone lub zielone organiczne diody LED mają żywotność 100 000 godzin, mówi.
Gareth Redmond , który bada fotodetektory organiczne w nanoskali w Narodowym Instytucie Tyndall w Cork w Irlandii, nazywa te prace przełomem w zakresie emisji NIR w materiale organicznym. Redmond mówi, że nowa organiczna dioda LED wykazuje naprawdę dobre parametry pod względem wydajności i żywotności, których wcześniej nie osiągano.
Thompson i jego koledzy planują stworzyć inne kompleksy barwników fosforescencyjnych, które emitują światło o długości fali dłuższej niż 800 nanometrów, przesuwając się głębiej w obszar IR. Wtedy, jak mówi Thompson, byłoby możliwe odwrócenie organicznej diody LED, przekształcając ją w organiczny detektor podczerwieni do noktowizyjnego wizjera hełmu. Wymagałoby to zmodyfikowania struktury urządzenia lub ulepszenia materiałów organicznych, ale mówi, że konwersja byłaby łatwa, ponieważ diody LED i fotodetektory są kuzynami o zasadniczo tej samej strukturze diody, ale odwróconych funkcjach – dioda LED przekształca prąd elektryczny w światło, podczas gdy detektor robi odwrotnie .
Ale jest za wcześnie, aby powiedzieć, kiedy taki organiczny detektor podczerwieni byłby dostępny. Nie chodzi tylko o to, że ława przysięgłych wciąż nie istnieje, mówi; ława przysięgłych nawet nie została utworzona.