科學家構(gòu)造新型分子結(jié)構(gòu)減少OLED發(fā)光損失

OLED燈具和電視及手機顯示屏研發(fā)所面臨的一個技術(shù)難點是大量的光線集中在某一個方向，從而導致光線被困于發(fā)光二極管中。美國猶他州大學的物理學家通過構(gòu)造一種新型有機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，以取代意大利細面條型的分子。

這項新的研究表明車輪型分子能夠在所有方向隨機發(fā)射光線，而這是更為高效的OLED所必須具備的特征。目前，部分智能手機或電視上的OLED采用的是意大利細面條型的高分子，即由重復的分子單元構(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面條一樣的長分子，當有電流通過聚合物時，電子僅在一個方向上流動，并產(chǎn)生光波。而由于所產(chǎn)生的光波僅在一個方向上振動，光線便可能被困于OLED當中，其情形與光學纖維有些類似。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，而美國猶他州大學的研究則能夠?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。

新型車輪狀分子

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，僅使直射陽光進入人眼。“我們構(gòu)造了一種有著完美的對稱結(jié)構(gòu)的分子，其所發(fā)出的光線也具備完美的隨機性，”猶他州大學物理學家約翰·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，但它們不會產(chǎn)生偏光，因為他們是圓形的。它們能夠產(chǎn)生在各個方向振動的波。因此，光線不會被困住，總能夠發(fā)出來。”

每個車輪型分子的寬度僅有6納米，但對于分子來說已經(jīng)是相當大的尺寸了，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、德國波恩大學和雷根斯堡大學的物理學專業(yè)研究生共同進行此項研究。研究團隊在其最新發(fā)表于《自然化學》期刊的報告中介紹了他們?nèi)绾螛?gòu)造了這種車輪型分子及其所進行的單分子實驗。在其中一項實驗中，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。盧普頓的研究團隊認為這一研究結(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%。”