Chiralne wywoływanie wirowania, które zwiększy wydajność urządzeń OLED
Różnica jest bezsporna: przy zestawieniu z wyświetlaczem LED, wyświetlacz OLED będzie wyróżniał ostrzejszy obraz, lepszy kontrast i wyraziste kolory. Jednakże dla klientów kluczowe znaczenie ma wydajność energetyczna, a technologia OLED pod tym względem nadal pozostaje daleko za innymi technologiami. Jedynym typem wyświetlaczy nad jakimi ma przewagę są wyświetlacze LCD, ale i ta różnica jest niewielka. Aby znaleźć rozwiązanie tego problemu, w styczniu 2016 roku Instytut Wiezmanna uruchomił projekt SOLED (Chiral organic semiconductor structures). Celem projektu było rozwiązanie problemu wydajności technologii OLED u jego źródła: - Niska wydajność technologii OLED wynika z niskiej emisji światła, spowodowanej powstawaniem trypletowych stanów elektronicznych, w których oba elektrony przyjmują tę samą orientację - wyjaśnia prof. Ron Naaman, koordynator projektu SOLED. Koncepcją projektu było wykorzystanie kontroli wirowania elektronów w celu zredukowania prawdopodobieństwa zaistnienia stanów trypletowych. Koncepcja ta znana jest pod nazwą wirujących wyświetlaczy LED/OLED: elektrony wprowadzane i wyprowadzane ze źródeł emitujących światło posiadają z góry określony kierunek wirowania, co pozwala uniknąć stanów „ciemnych”, tzn. trypletowych stanów nieemitujących. Zespół korzysta z dotychczasowych doświadczeń z tej dziedziny. Zespół mógł skorzystać z wyników swoich wcześniejszych badań nad efektem selektywności wirowania wywoływanego chiralnie (Chiral-induced spin selectivity, CISS) i zaproponować opracowanie chiralnych struktur półprzewodników organicznych, które mogłyby kontrolować stan wirowania wprowadzonych elektronów i otworów w diodach OLED. Gdy uruchamiali projekt SOLED, spodziewali się, że poprzez ten efekt możliwe będzie zwiększenie wydajności energetycznej urządzeń OLED czterokrotnie. - Efekt selektywności wirowania wywoływanego chiralnie powinien umożliwić pełną kontrolę nad kierunkiem wirowania elektronów, aby zapewnić, że kierunek wirowania elektronu opuszczającego cząsteczkę emitująca jest taki sam, jak elektronu wprowadzanego do cząsteczki - powiedział prof. Naaman. Pomimo że zasadniczo skuteczność koncepcji została wykazana, zespół szybko zorientował się, że aby osiągnąć założony cel, konieczne będzie przeprowadzenie dalszych badań. - We współpracy z grupą Richarda Frienda z Cambridge oraz E. W. (Bert) Meijer z Eindhoven udało nam się wykazać możliwość wpływania na kierunek wirowania diody OLED, ale wydajność procesu wciąż nie była zbyt wysoka - wyjaśnił prof. Naaman. - Powodem tego jest organizacja cząsteczek wewnątrz diody OLED. Obecnie kontynuujemy pracę z naszymi współpracownikami, aby zwiększyć kontrolę nad organizacją materiału. Dopóki problem ten nie zostanie rozwiązany zespół musi odłożyć w czasie czynności związane ze wstępną komercjalizacją, które zaczęli już planować. Jednakże prof. Naaman wciąż wierzy, że technologia ta pomoże upowszechnić technologię OLED w domach w całej Europie w formie elastycznych emiterów światła. Podkreślił również, że największym osiągnięciem projektu jest odkrycie, że kluczowym czynnikiem kontrolowania wirowania jest organizacja materiału. - Mamy zamiar badać cząsteczki, które samodzielnie formują trójwymiarowe, zorganizowane struktury, takie jak mikro-kryształy. Zamierzamy dokonać tego w ramach programu FET-OPEN lub innych programów specjalnych - podsumowuje prof. Naaman.
Słowa kluczowe
SOLED, OLED, oświetlenie, Weizmann, LED, wydajność energetyczna, chiralność, CISS