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美国大学构造车轮型分子减小OLED发光损失率

2013-10-09 14:07
逆光飞舞
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  OLED灯具和电视及手机显示屏研发所面临的一个技术难点是大量的光线集中在某一个方向,从而导致光线被困于发光二极管中。美国犹他州大学的物理学家通过构造一种新型有机分子解决了这一问题,其形状类似于车轮粉——车轮形状的意大利粉,以取代意大利细面条型的分子。

  这项新的研究表明车轮型分子能够在所有方向随机发射光线,而这是更为高效的OLED所必须具备的特征。目前,部分智能手机或电视上的OLED采用的是意大利细面条型的高分子,即由重复的分子单元构成的链条,而这类聚合物只能发出偏光。由于聚合物是像意大利细面条一样的长分子,当有电流通过聚合物时,电子仅在一个方向上流动,并产生光波。而由于所产生的光波仅在一个方向上振动,光线便可能被困于OLED当中,其情形与光学纤维有些类似。共轭聚合物只能产生中等水平的OLED,其中3/4的光能都无法被利用,而美国犹他州大学的研究则能够将pi共轭聚合物因偏光而损失或“困住”的80%以上的光线释放出来。

  这种车轮粉形的分子——“pi共轭辐条轮大环”——所起的作用与偏光太阳镜恰好相反,偏光太阳镜能够过滤掉从水面及其他表面所反射的眩光,仅使直射阳光进入人眼。“我们构造了一种有着完美的对称结构的分子,其所发出的光线也具备完美的随机性,”犹他州大学物理学家约翰·卢普顿称,“这种车轮粉形分子——技术上称为低聚物——是一种被包裹住的聚合物。尽管它们形状相同,但它们不会产生偏光,因为他们是圆形的。它们能够产生在各个方向振动的波。因此,光线不会被困住,总能够发出来。”

  每个车轮型分子的宽度仅有6纳米,但对于分子来说已经是相当大的尺寸了,而人的头发的宽度约为100,000纳米。这类车轮粉形的大分子还能够“捕捉”到其他分子,从而能够成为有效的生物传感器。卢普顿认为,它们还有可能被用于太阳能电池和交换器中。

  目前,卢普顿正在与犹他州大学、德国波恩大学和雷根斯堡大学的物理学专业研究生共同进行此项研究。研究团队在其最新发表于《自然化学》期刊的报告中介绍了他们如何构造了这种车轮型分子及其所进行的单分子实验。在其中一项实验中,他们将紫外光照射到车轮粉形分子上,以产生可见光光子。卢普顿的研究团队认为这一研究结果将有可能提升1倍的OLED发光效率。卢普顿称:“目前,光线损失率约为80%,我们将可能使其提升至50%-60%。”

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