Det letteste lys - fremtiden for digitale displays og hjernevidenskab

Et team af forskere fra University of St Andrews har udviklet en ny måde at gøre den mest holdbare, let og tyndeste lyskilde til dato, som kunne revolutionere fremtiden for mobile teknologier og bane vejen for nye fremskridt inden for hjernevidenskab.

Skriver i to separate artikler og udgives i Naturkommunikation i dag (mandag den 7. december), den nye forskning i udviklingen af ​​organiske lysdioder, ledet af School of Physics and Astronomy ved University of St Andrews, har konsekvenser ikke kun for fremtidens design af mobiltelefoner og tablets, men kan også spille en nøglerolle inden for neurovidenskabelig forskning og kliniske teknologier, der bruges til at hjælpe patienter, der lider af neurologiske sygdomme.

Ved hjælp af en kombination af organiske elektroluminescerende molekyler, metaloxid og biokompatible polymerbeskyttelseslag, forskerne skabte organiske lysdioder, der er lige så tynde og fleksible som den daglige film, vi bruger derhjemme. De nye lyskilder, der er udviklet, får fremtidige konsekvenser for digitale skærme og kan bruges til at lave lettere og tyndere skærme til telefoner og tablets; skærme, der er store, når vi ser på dem, men det kan foldes eller rulles sammen, når det ikke er i brug.

På længere sigt, disse nye lysdioder kunne også se anvendelse i behandlinger for neurologiske sygdomme, hvor lysgatede proteiner indsættes til at modulere hjerneaktivitet hos patienter.

Tidligere forsøg på at udvikle ultratynde organiske lysdioder viste, at de kæmpede med dårlig stabilitet i luft og fugtige miljøer. Imidlertid, de nye lysdioder viste sig at være ekstremt robuste med test, der viste, at de kan overleve under vand i flere uger og modstå udsættelse for opløsningsmidler og gasplasmaer. Lysdioderne kan også bøjes rundt om kanten af ​​et barberblad tusinder af gange og stadig fungere perfekt - et simpelt eksperiment, der fremhæver deres ekstreme holdbarhed.

Robustheden, ekstrem formfaktor og mekanisk fleksibilitet af de nye lyskilder åbner flere muligheder for fremtidig brug og applikationer ud over mobile teknologier. For eksempel, de kan integreres i arbejdsflader, emballage og tøj som selvudsendende indikatorer uden at tilføre produktet vægt og volumen. Desuden, deres stabilitet under høj luftfugtighed og i vand gør dem velegnede til bærbare applikationer, der kræver hudkontakt og som implantater i biomedicinsk forskning.

Lederforsker for begge undersøgelser, Professor Malte Saml fra School of Physics and Astronomy, sagde:"Vores organiske lysdioder er meget velegnede til at blive nye værktøjer inden for biomedicinsk og neurovidenskabelig forskning og kan meget vel finde frem til klinikken i fremtiden."

Samarbejde med Dr. Stefan Pulver fra School of Psychology and Neuroscience i en separat undersøgelse, forskerne brugte lys fra en række organiske miniaturelamper og en neurovidenskabsmetode kaldet optogenetik til at styre bevægelsen af ​​fluelarver på en meget kontrolleret måde.

Levering af lys til specifikke kropssegmenter af kravlende fluelarver tillod forskerne at stimulere og dæmpe sensoriske neuroner på en pålidelig måde. Afhængigt af hvornår og hvor lyset blev leveret, larver begyndte at kravle frem eller tilbage, med dynamikken i lysstimulering, der styrer kravlehastigheden og andre aspekter af dyrs bevægelse.

"Mens den præcise neuronale mekanisme bag dyrets respons stadig er ukendt, vi er nu meget bedre i stand til at teste en række hypoteser relateret til bevægelsen af ​​disse organismer, "forklarer Dr. Caroline Murawski, fra School of Physics and Astronomy og den første forfatter til det andet studie.

Forskerne kombinerer i øjeblikket deres gennembrud i at skabe lys, fleksible og robuste organiske lysdioder med det, de har lært om at kontrollere neural aktivitet i fluer for at lave lyskilder, der kan implanteres i hjernen hos hvirveldyrsorganismer. Dette vil give forskere mulighed for at studere hjernens funktion på en mindre invasiv og mere alsidig måde end eksisterende teknikker.

Ud over at bidrage til fremtidig udvikling af mobile displays, og åbner nye veje for grundforskning, de teknologier, der er udviklet i disse undersøgelser, kunne i sidste ende bruges til at forbedre kliniske behandlinger ved at oprette optiske grænseflader, der sender information direkte til hjernen hos mennesker, der lider af synstab, hørelse eller følesans.

Papirerne, "En substratløs, fleksibel, og vandtæt organisk lysemitterende diode, "af C. Keum et al. og "Segmentspecifik optogenetisk stimulation i Drosophila melanogaster med lineære arrays af organiske lysemitterende dioder, "af C. Murawski et al. er udgivet i Naturkommunikation .