新型材料減小OLED發(fā)光損失率

 OLED燈具和電視及手機(jī)顯示屏研發(fā)所面臨的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)是大量的光線集中在某一個(gè)方向，從而導(dǎo)致光線被困于發(fā)光二極管中。美國(guó)猶他州大學(xué)的物理學(xué)家通過構(gòu)造一種新型有機(jī)分子解決了這一問題，其形狀類似于車輪粉——車輪形狀的意大利粉，以取代意大利細(xì)面條型的分子。

這項(xiàng)新的研究表明車輪型分子能夠在所有方向隨機(jī)發(fā)射光線，而這是更為高效的OLED所必須具備的特征。目前，部分智能手機(jī)或電視上的OLED采用的是意大利細(xì)面條型的高分子，即由重復(fù)的分子單元構(gòu)成的鏈條，而這類聚合物只能發(fā)出偏光。由于聚合物是像意大利細(xì)面條一樣的長(zhǎng)分子，當(dāng)有電流通過聚合物時(shí)，電子僅在一個(gè)方向上流動(dòng)，并產(chǎn)生光波。而由于所產(chǎn)生的光波僅在一個(gè)方向上振動(dòng)，光線便可能被困于OLED當(dāng)中，其情形與光學(xué)纖維有些類似。共軛聚合物只能產(chǎn)生中等水平的OLED，其中3/4的光能都無法被利用，而美國(guó)猶他州大學(xué)的研究則能夠?qū)i共軛聚合物因偏光而損失或“困住”的80%以上的光線釋放出來。

這種車輪粉形的分子——“pi共軛輻條輪大環(huán)”——所起的作用與偏光太陽鏡恰好相反，偏光太陽鏡能夠過濾掉從水面及其他表面所反射的眩光，僅使直射陽光進(jìn)入人眼。“我們構(gòu)造了一種有著完美的對(duì)稱結(jié)構(gòu)的分子，其所發(fā)出的光線也具備完美的隨機(jī)性，”猶他州大學(xué)物理學(xué)家約翰·盧普頓稱，“這種車輪粉形分子——技術(shù)上稱為低聚物——是一種被包裹住的聚合物。盡管它們形狀相同，但它們不會(huì)產(chǎn)生偏光，因?yàn)樗麄兪菆A形的。它們能夠產(chǎn)生在各個(gè)方向振動(dòng)的波。因此，光線不會(huì)被困住，總能夠發(fā)出來。”

每個(gè)車輪型分子的寬度僅有6納米，但對(duì)于分子來說已經(jīng)是相當(dāng)大的尺寸了，而人的頭發(fā)的寬度約為100,000納米。這類車輪粉形的大分子還能夠“捕捉”到其他分子，從而能夠成為有效的生物傳感器。盧普頓認(rèn)為，它們還有可能被用于太陽能電池和交換器中。

目前，盧普頓正在與猶他州大學(xué)、德國(guó)波恩大學(xué)和雷根斯堡大學(xué)的物理學(xué)專業(yè)研究生共同進(jìn)行此項(xiàng)研究。研究團(tuán)隊(duì)在其最新發(fā)表于《自然化學(xué)》期刊的報(bào)告中介紹了他們?nèi)绾螛?gòu)造了這種車輪型分子及其所進(jìn)行的單分子實(shí)驗(yàn)。在其中一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，他們將紫外光照射到車輪粉形分子上，以產(chǎn)生可見光光子。盧普頓的研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這一研究結(jié)果將有可能提升1倍的OLED發(fā)光效率。盧普頓稱：“目前，光線損失率約為80%，我們將可能使其提升至50%-60%。”