Naukowcy pracują nad innowacyjnymi substancjami organicznymi emitującymi białe światło. Mogą być o wiele tańszym źródłem światła

0

Polscy fizycy opracowują materiały luminescencyjne nowej generacji, które emitują białe światło o widmie ciągłym obejmującym praktycznie cały zakres widzialny. Taką właściwość mają tzw. białe fluorofory, które mogą się okazać przełomowym rozwiązaniem w dziedzinie organicznych diod luminescencyjnych (OLED). W odróżnieniu od dotychczasowych OLED-ów, w których białe światło wytwarza się poprzez złożenie emisji dwóch lub trzech różnych substancji (np. czerwonej, zielonej i niebieskiej), białe fluorofory są substancjami, w których biała emisja występuje na poziomie pojedynczej cząsteczki. Takie materiały emisyjne pozwolą znacznie uprościć konstrukcję oraz poprawić parametry i trwałość eksploatacyjną białych OLED-ów, a w efekcie także obniżyć koszty ich produkcji. 

– Białe fluorofory organiczne to substancje organiczne, które emitują białe światło. Ich podstawowa cecha, czyli emisja białego światła, jest czymś wyjątkowym w świecie substancji organicznych, dlatego że fluorescencja związków organicznych zazwyczaj charakteryzuje się określoną barwą – mówi w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje dr hab. Jerzy Karpiuk z Instytutu Fizyki PAN.

Współczesna technika nie dysponuje materiałami, które mogłyby emitować światło białe w sposób nietermiczny, tj. bez rozgrzewania ich do bardzo wysokiej temperatury, rzędu kilku tysięcy stopni Celsjusza. Emisja nietermiczna, czyli wzbudzana światłem lub prądem elektrycznym luminescencja znanych związków nieorganicznych lub organicznych, pozwala uzyskiwać jedynie światło o określonej barwie, ponieważ jest wynikiem przejścia elektronowego między najniższym stanem wzbudzonym, a stanem podstawowym cząsteczki. Dzięki odpowiednio dobranej strukturze, cząsteczki białych fluoroforów mogą emitować fluorescencję nie z jednego, ale z dwóch stanów wzbudzonych o najniższej energii, co pozwala uzyskiwać szerszą spektralnie i obejmującą więcej barw emisję z jednego materiału.

Białe fluorofory umożliwią opracowanie materiałów luminescencyjnych nowej generacji.

– Uzyskanie tak szeroko emitujących materiałów, w których podstawowa jednostka jest pojedynczą cząsteczką, będzie niewątpliwie stanowiło przełom w dziedzinie materiałów luminescencyjnych. Szukamy takich cząsteczek, które będą w stanie emitować zarówno światło fioletowe, jak i zielone, niebieskie i czerwone, dając w efekcie praktycznie całe pokrycie obszaru widzialnego – mówi dr hab. Jerzy Karpiuk.

Czytaj również:  Nadchodzi kwantowa rewolucja. Kropki kwantowe stosowane są w matrycach telewizorów w przyszłości zasilą komputery i znajdą zastosowanie w medycynie

Współczesne diody OLED wykorzystują do generowania różnych barw matryce składające się z zestawów trzech subpikseli – emitujących światło zielone, czerwone i niebieskie. Światło białe wytwarza się poprzez zmieszanie emisji wszystkich subpikseli, co nie jest efektywne energetycznie. Opracowanie materiałów organicznych umożliwiających bezpośrednią emisję białego światła, pozwoli stworzyć OLED-y zużywające mniej energii i zapewniające wyższy wskaźnik oddawania barw.