Forskere henvender sig til ildfluer for at forbedre OLED-effektiviteten

(Phys.org) – Mange insekter, fugle, fisk, og padder udsender lys som en måde at kommunikere med hinanden på, men den art, der producerer lys mest effektivt, er ildfluen. I en ny undersøgelse, forskere har undersøgt de optiske egenskaber af ildfluens lysemitterende neglebånd, som ikke er glat som de fleste menneskeskabte lys, men er i stedet mønstret med bittesmå hierarkiske strukturer. Inspireret af disse funktioner, forskerne gentog mønstrene for at skabe en bioinspireret organisk lysdiode (OLED), hvilket resulterer i en 60 % stigning i lysudsugningseffektiviteten og 15 % bredere belysningsvinkel.

Forskerne, ledet af Ki-Hun Jeong ved Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), har udgivet et papir om de ildflue-inspirerede OLED'er i et nyligt nummer af Nano bogstaver .

"Dette arbejde rapporterer den første observation af hierarkiske strukturer, dvs. skrå mikrostrukturer med nanostrukturer, der eksisterer på de kutikulære ultrastrukturer af en ildflues lanterne, " fortalte Jeong Phys.org . "Baseret på vores store fotoniske beregning, det blev tydeligt afsløret, at funktionen af ​​asymmetriske og hierarkiske strukturer bidrager væsentligt til den effektive udvinding og vidvinkelbelysning af bioluminescerende lys, som ellers ville være fanget i ildfluelanternen. Den viden, man har lært fra ildfluelanterner, er med succes blevet brugt til næste generations OLED'er."

Arbejdet bygger på tidligere forskning (nogle af de samme forfattere), der har vist, at ildfluens neglebånd har nanostrukturer, der forbedrer lystransmissionen. Neglebåndene har også bittesmå strukturer, der øger lysudvindingen (den mængde lys, der faktisk forlader dyret) ved at reducere intern refleksion. Problemet med intern refleksion er en af ​​de største udfordringer for LED'er, hvor ofte mere end halvdelen af ​​det producerede lys reflekteres tilbage i enheden i stedet for at blive udsendt. Forskere har allerede efterlignet disse nano- og mikrostrukturer i LED-design for at forbedre lystransmission og ekstraktion.

I den nye undersøgelse, forskerne har opdaget, at den asymmetriske og hierarkiske karakter af neglebåndsstrukturerne også spiller en nøglerolle i ildfluens lys-emitterende evne. Forskerne skabte præcise forme af disse strukturer til at bruge som det optiske lag af en OLED. Følgelig, de samme funktioner, som hjælper ildfluer med at kommunikere deres frierisignaler, har vist sig også at bidrage til at forbedre avancerede belysnings- og displayapplikationer.

"Vores banebrydende teknologi er storstilet fremstilling af skrå mikrostrukturer og højt ordnede nanostrukturer på hver skrå mikrostruktur, " sagde Jeong. "Vi er overbevist om, at disse biologisk inspirerede OLED'er åbner et nyt paradigme for konstruktion af biomimetik til belysningsapplikationer."

Firefly-lyset kan blive en kommerciel realitet i den nærmeste fremtid.

"Vi leder efter en industriel OLED-partner, der er interesseret i at kommercialisere vores nye idé, og vi vil også fortsætte med at arbejde på biologisk inspireret fotonik til tekniske applikationer, " sagde Jeong.

© 2016 Phys.org