Radikal tilgang til lysere lysdioder

Forskere har opdaget, at halvledende molekyler med uparede elektroner, betegnet 'radikaler' kan bruges til at fremstille meget effektive organiske lysemitterende dioder (OLED'er), udnytter deres kvantemekaniske 'spin' egenskab til at overvinde effektivitetsbegrænsninger for traditionelle, ikke-radikale materialer.

Radikale er normalt kendt for deres høje kemiske reaktivitet og ofte skadelige virkninger, fra menneskers sundhed til ozonlaget. Nu kunne radikalbaserede OLED'er danne grundlag for næste generations displays og belysningsteknologier.

Skriver ind Natur , teamet fra University of Cambridge og Jilin University beskriver, hvordan stabiliserede radikaler danner elektroniske stater kendt som 'dubletter', på grund af at spin -tegnet enten er 'op' eller 'ned'.

Kørsel af elektricitet gennem disse radikalbaserede OLED'er fører til dannelsen af ​​lyse-dublede ophidsede tilstande, der udsender dyb rødt lys med næsten 100% effektivitet. For traditionelle forbindelser (dvs. ikke-radikaler uden en uparret elektron), kvantemekaniske-spin-overvejelser dikterer, at ladningsindsprøjtning danner 25% lyse 'singlet' og 75% mørke 'triplet' tilstande i OLED-drift. Radikaler udgør en elegant løsning på dette fundamentale spin -problem, som har bekymret forskere lige siden udviklingen af ​​OLED'er fra 1980'erne.

Dr. Emrys Evans, en hovedforfatter, der arbejder i professor Sir Richard Friend's gruppe på Cavendish Laboratory, sagde "Umiddelbart radikaler i OLED'er burde ikke rigtig fungere, hvilket gør vores resultater så overraskende. De radikale selv er usædvanligt udsendte, og de opererer i OLED'erne med usædvanlig fysik. "

Når den isoleres i en værtsmatrix og ophidses med en laser, de radikale, atypisk, har tæt på enhedseffektivitet for lysemission. Den meget emissive adfærd blev oversat til stærkt emitterende lysdioder, men med et andet twist:i enhederne, den elektriske strøm injicerer elektroner i radikalets uparrede elektronenerginiveau, og trækker elektroner ud af et lavere niveau, og en anden del af molekylet, at danne ophidsede tilstande med lys dublet.

I fremtiden, effektive blå- og grønne lysradikalbaserede dioder kan forekomme med yderligere materialinnovation. Forskerne arbejder på at udnytte radikaler ud over belysningsapplikationer, og forventer, at radikaler vil påvirke andre grene af forskning inden for organisk elektronik.

Professor Feng Li fra Jilin University er gæst på Cavendish Laboratory og tilsvarende forfatter til værket. Han sagde:"Samarbejdet mellem universiteterne og forskergrupper har været medvirkende til, at dette arbejde kan lykkes. Fremover vil Jeg håber, at vi kan demonstrere mere radikalt baserede løsninger til organisk elektronik. "