211service.com
Organiske LED'er lyser usynligt
Forskere ved University of Southern California har designet et fosforescerende farvestofmolekyle, der udsender nær-infrarødt lys og har brugt det til at lave langtidsholdbare organiske lysemitterende dioder (OLED'er).
Universal Display Corporations fosforescerende organiske LED-skærm kan bygges på et fleksibelt plastiksubstrat. Virksomheden, der arbejder sammen med forskere ved University of Southern California og Princeton University, har nu lavet nær-infrarøde lysdioder og planlægger at lave en nær-infrarød version af den fleksible skærm. Displayet ville være usynligt for det blotte øje, men synligt gennem nattesynsbriller til hemmelige militæroperationer.
Dioderne kunne bruges til at lave en billig og fleksibel nær-infrarød (NIR) skærm, der ville være ulæselig for det blotte øje, men kunne læses med nattesynsbriller. En sådan skærm kunne integreres i en soldats uniform eller en enhed, der kunne gemmes i en lomme, så soldater kan læse kommunikation om natten uden at blive opdaget af fjendens snigskytter.
Disse organiske LED'er kan også omdannes til de infrarøde detektordioder, der gør nattesyn muligt. Infrarøde detektorer er i det væsentlige det omvendte af LED'er, der omdanner lys til en elektrisk strøm. Varme genstande udsender infrarød stråling, som har bølgelængder længere end nær-infrarød stråling og også er usynlig for det menneskelige øje. Ligesom lysdetektorerne i kameraer registrerer synligt lys, registrerer infrarøde sensorer lavet af uorganiske halvledere infrarødt lys i nattesynsbrillerne og kameraerne, der bruges af militæret, politiet, grænsesikkerhedsagenter og brandmænd. Men detektorer baseret på OLED'er ville tilbyde en vigtig fordel: fordi de tynde organiske polymerer, der udgør disse dioder, kan aflejres på en række forskellige substrater, herunder bøjeligt plastik, kan organiske IR-detektorer være fleksible nok til at inkorporeres i et hjelmvisir.
Fleksibilitet er meget gavnligt ... næste generations skærme vil alle være på fleksible underlag, siger Mark Thompson , en kemiprofessor ved University of Southern California, der ledede forskningen. Organiske LED'er er den afgørende teknologi for fleksible skærme, fordi de er nemme og billige at mønstre på bøjelige underlag, siger han. De bliver allerede brugt i kamera- og mobiltelefonskærme, og de har et enormt løfte for fremtidige store computer- og tv-skærme.
Forskning i organiske lysdioder har i høj grad fokuseret på applikationer med synligt lys; ingen har tidligere lavet en organisk LED, der effektivt udsender NIR-lys. Thompson og hans kolleger ved Princeton University og Universal Display Corporation, et firma baseret i Ewing, NJ, beskrev deres organiske LED online i anvendt kemi den 9. januar.
Organiske LED'er, der udsender usynlige NIR-bølgelængder, kunne bruges til at lave skærme, som du ikke ønsker, at alle skal se. Til hemmelige militære applikationer vil nattesynsskærme være meget vigtige, og disse dioder ville være nøglen til det, siger Ghassan Jabbour , en professor i optisk videnskab ved University of Arizona i Tucson, som udviklede de første NIR-emitterende organiske molekyler.
Hemmeligheden bag den nye LED er et specielt designet fosforescerende farvestofmolekyle, som forskerne bruger i det emissive lag, der er klemt mellem enhedens to elektroder. Typisk indeholder organiske lysdioder et emissivt lag, der er dopet med fluorescerende farvestoffer. Elektroderne sprøjter negative elektroner og positive huller ind i laget, hvor de ladede partikler kombineres og exciterer farvestofmolekylerne. Når molekylerne vender tilbage til deres uexciterede tilstand, udsender de fotoner. De nye fosforescerende molekyler udsender meget effektivt i NIR-regionen. De udsender også lys i længere tid end fluorescerende farvestoffer, hvilket øger enhedens levetid - et traditionelt svagt punkt for organiske materialer.
Enheden udsender ved bølgelængder tæt på 800 nanometer, hvilket er lige ved grænsen af det synlige og nær-infrarøde spektrum, og kan prale af en effektivitet på mere end seks procent, hvilket er mindst 60 gange højere end andre NIR-emitterende enheder rapporteret i fortiden. Lige nu kører den i 1.000 timer ved sin maksimale lysstyrke. Men ved de lavere lysstyrkeniveauer, der kræves i skærme, taler vi om mindst en million timer, siger Thompson. Til sammenligning har røde eller grønne organiske lysdioder en levetid på 100.000 timer, siger han.
Gareth Redmond , der studerer organiske fotodetektorer i nanoskala ved Tyndall National Institute i Cork, Irland, kalder arbejdet for et gennembrud i retning af NIR-emission i organisk materiale. Redmond siger, at den nye organiske LED viser rigtig god ydeevne med hensyn til effektivitet og levetid, som ikke er opnået før.
Thompson og hans kolleger planlægger at lave andre fosforescerende farvestofkomplekser, der udsender lys ved bølgelængder længere end 800 nanometer, og skubber dybere ind i IR-området. Derefter, siger Thompson, ville det være muligt at vende den organiske LED og konvertere den til en organisk IR-detektor til et nattesynshjelmvisir. Dette ville kræve ændring af enhedsstrukturen eller justering af de organiske materialer, men han siger, at konverteringen ville være let, fordi LED'er og fotodetektorer er fætre med stort set den samme diodestruktur, men omvendte funktioner - en LED konverterer elektrisk strøm til lys, mens en detektor gør det modsatte .
Men det er for tidligt at sige, hvornår sådan en organisk IR-detektor vil være tilgængelig. Det er ikke kun, at juryen stadig er ude, siger han; juryen er ikke engang blevet dannet.