Революция в области дисплеев. Создали уникальный полупроводник.
14.03.2025
Современные технологии включают в себя использование полупроводников, которые играют ключевую роль в различных областях, начиная от мобильных телефонов и компьютеров и заканчивая космическими кораблями и ускорителями частиц.
Уникальный полупроводник, разработанный совместными усилиями ученых из Кембриджского университета и Технологического университета Эйндховена, отличается тем, что он способен направлять электроны по спирали, что приводит к созданию искаженного света.
Органические и неорганические полупроводники различаются по материалам, используемым в их производстве. Неорганические материалы, такие как кремний и германий, являются основным строительным элементом популярных неорганических полупроводников, в то время как органические полупроводники используют углерод. Популярность неорганических полупроводников обусловлена их лучшими электрическими характеристиками и слаженным производством.
Исследователи, участвовавшие в эксперименте, обратили внимание на потенциал органических полупроводников и решили изучить их свойство, известное как хиральность. Важно отметить, что органические полупроводники обладают уникальными характеристиками, которые делают их идеальным выбором для определенных областей применения, таких как гибкие дисплеи (OLED) и некоторые виды датчиков.
Хиральность в простых словах означает, что объекты или молекулы могут быть "левыми" или "правыми". Например, наши руки идеально демонстрируют принцип хиральности. Они являются зеркальным отражением друг друга, но не могут быть идеально наложены друг на друга из-за хиральной природы.
Подобно нашим рукам, химически хиральные молекулы могут быть одинаковыми, но их пространственное расположение делает их неравнозначными, как в случае зеркальных отражений. Это свойство хиральности играет ключевую роль во многих процессах и исследованиях, позволяя ученым более глубоко понять и использовать органические полупроводники в различных технологиях.
Для управления направлением света при его испускании в полупроводниках можно использовать хиральность, что влияет на его поляризацию. Это свойство оказывается особенно полезным для современных дисплеев, которые тратят много энергии на фильтрацию света после его излучения.
Важно отметить, что в отличие от жёстких неорганических полупроводников, молекулярные материалы обладают невероятной гибкостью. Именно это свойство позволяет создавать совершенно новые структуры, такие как хиральные светодиоды. Профессор сэр Ричард Френд из Кембриджской лаборатории Кавендиша сравнил этот процесс с работой с набором Lego, где доступны разнообразные формы, а не только прямоугольные кирпичики.
Исследователи под руководством доктора Сын-Дже Ву, члена группы Ричарда, разработали материал под названием триазатрукен (TAT) с уникальными свойствами. Этот материал обладает специальными боковыми цепями, которые автоматически формируются в спиральные структуры, напоминающие винтовую резьбу.
Спиральные структуры TAT служат проводником для электронов в устройстве OLED, представляющем собой квадратную конструкцию, состоящую из четырёх элементов. Один из этих элементов является источником света. Электроны, двигаясь по спирали, излучают свет с такой же поляризацией, что и молекулярная структура материала.
Таким образом, созданный исследователями материал TAT с уникальными спиральными структурами представляет значительный научный прорыв в области OLED-технологий. Он открывает новые возможности для разработки более эффективных и энергосберегающих источников света, основанных на принципах самоорганизации и поляризации.
Новые предложения:
Исследователи внедрили новаторский метод TAT в производство OLED-дисплеев, придавая ему роль как «гостя», так и «хозяина». Используя синий или ультрафиолетовый свет для возбуждения, TAT начинает излучать яркий зеленый свет с высокой степенью круговой поляризации. Важно отметить, что свет, излучаемый TAT, вращается в том же направлении, что и спиральные структуры.
Эксперименты с OLED-устройствами, основанными на этой технологии, продемонстрировали внешнюю квантовую эффективность до 16%, что свидетельствует о том, что 16% электрической энергии превращается в свет от устройства. Вдобавок, свет, излучаемый такими устройствами, обладает стойкой круговой поляризацией. Эти результаты проливают свет на потенциальные перспективы использования технологии TAT в современных дисплеях.
Это исследование открывает новые горизонты в области органических полупроводников, превосходя предыдущие достижения и подтверждая свою значимость. Излучаемый свет, настолько яркий, что превосходит типичный ЖК-экран компьютера в 200 раз, продемонстрировал удивительную стабильность в течение более 100 часов непрерывной работы.
Этот прорыв представляет собой не только технологический прогресс, но и экономическую возможность, укрепляя индустрию на сумму свыше 60 миллиардов долларов. Полупроводниковые дисплеи лишь одно из направлений, где результаты этого исследования могут найти применение. Они также перспективны для использования в квантовых вычислениях и спинтронике, областях, которые растут важности исследований, связанных с вращением электронов для обработки информации.
Уникальный полупроводник, разработанный совместными усилиями ученых из Кембриджского университета и Технологического университета Эйндховена, отличается тем, что он способен направлять электроны по спирали, что приводит к созданию искаженного света.
Органические и неорганические полупроводники различаются по материалам, используемым в их производстве. Неорганические материалы, такие как кремний и германий, являются основным строительным элементом популярных неорганических полупроводников, в то время как органические полупроводники используют углерод. Популярность неорганических полупроводников обусловлена их лучшими электрическими характеристиками и слаженным производством.
Исследователи, участвовавшие в эксперименте, обратили внимание на потенциал органических полупроводников и решили изучить их свойство, известное как хиральность. Важно отметить, что органические полупроводники обладают уникальными характеристиками, которые делают их идеальным выбором для определенных областей применения, таких как гибкие дисплеи (OLED) и некоторые виды датчиков.
Хиральность в простых словах означает, что объекты или молекулы могут быть "левыми" или "правыми". Например, наши руки идеально демонстрируют принцип хиральности. Они являются зеркальным отражением друг друга, но не могут быть идеально наложены друг на друга из-за хиральной природы.
Подобно нашим рукам, химически хиральные молекулы могут быть одинаковыми, но их пространственное расположение делает их неравнозначными, как в случае зеркальных отражений. Это свойство хиральности играет ключевую роль во многих процессах и исследованиях, позволяя ученым более глубоко понять и использовать органические полупроводники в различных технологиях.
Для управления направлением света при его испускании в полупроводниках можно использовать хиральность, что влияет на его поляризацию. Это свойство оказывается особенно полезным для современных дисплеев, которые тратят много энергии на фильтрацию света после его излучения.
Важно отметить, что в отличие от жёстких неорганических полупроводников, молекулярные материалы обладают невероятной гибкостью. Именно это свойство позволяет создавать совершенно новые структуры, такие как хиральные светодиоды. Профессор сэр Ричард Френд из Кембриджской лаборатории Кавендиша сравнил этот процесс с работой с набором Lego, где доступны разнообразные формы, а не только прямоугольные кирпичики.
Исследователи под руководством доктора Сын-Дже Ву, члена группы Ричарда, разработали материал под названием триазатрукен (TAT) с уникальными свойствами. Этот материал обладает специальными боковыми цепями, которые автоматически формируются в спиральные структуры, напоминающие винтовую резьбу.
Спиральные структуры TAT служат проводником для электронов в устройстве OLED, представляющем собой квадратную конструкцию, состоящую из четырёх элементов. Один из этих элементов является источником света. Электроны, двигаясь по спирали, излучают свет с такой же поляризацией, что и молекулярная структура материала.
Таким образом, созданный исследователями материал TAT с уникальными спиральными структурами представляет значительный научный прорыв в области OLED-технологий. Он открывает новые возможности для разработки более эффективных и энергосберегающих источников света, основанных на принципах самоорганизации и поляризации.
Новые предложения:
Исследователи внедрили новаторский метод TAT в производство OLED-дисплеев, придавая ему роль как «гостя», так и «хозяина». Используя синий или ультрафиолетовый свет для возбуждения, TAT начинает излучать яркий зеленый свет с высокой степенью круговой поляризации. Важно отметить, что свет, излучаемый TAT, вращается в том же направлении, что и спиральные структуры.
Эксперименты с OLED-устройствами, основанными на этой технологии, продемонстрировали внешнюю квантовую эффективность до 16%, что свидетельствует о том, что 16% электрической энергии превращается в свет от устройства. Вдобавок, свет, излучаемый такими устройствами, обладает стойкой круговой поляризацией. Эти результаты проливают свет на потенциальные перспективы использования технологии TAT в современных дисплеях.
Это исследование открывает новые горизонты в области органических полупроводников, превосходя предыдущие достижения и подтверждая свою значимость. Излучаемый свет, настолько яркий, что превосходит типичный ЖК-экран компьютера в 200 раз, продемонстрировал удивительную стабильность в течение более 100 часов непрерывной работы.
Этот прорыв представляет собой не только технологический прогресс, но и экономическую возможность, укрепляя индустрию на сумму свыше 60 миллиардов долларов. Полупроводниковые дисплеи лишь одно из направлений, где результаты этого исследования могут найти применение. Они также перспективны для использования в квантовых вычислениях и спинтронике, областях, которые растут важности исследований, связанных с вращением электронов для обработки информации.