Newsy

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

2018-08-28  |  06:00

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.

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.

– Poszukiwania organicznych substancji emitujących światło białe są prowadzone w wielu laboratoriach na świecie, z efektem jak do tej pory dość skromnym, dlatego że trudno jest opracować takie cząsteczki, których fluorescencja pokrywałaby się w dużej części z widmem światła słonecznego. Znalezienie takich właśnie układów z całą pewnością może stanowić rodzaj rewolucji w dziedzinie materiałów świecących, dlatego że te materiały będą wówczas pojedynczymi jednostkami zdolnymi do emisji światła białego – przekonuje dr hab. Jerzy Karpiuk.

W ramach Programu Badań Stosowanych NCiBR, polscy naukowcy z Instytutu Fizyki PAN poszukują związków organicznych, w których zachodzą procesy prowadzące do powstawania dwóch emitujących stanów wzbudzonych, a w efekcie do szerokiej spektralnie fluorescencji. Celem badań jest poznanie zależności między strukturą wybranych, nowo zsyntezowanych grup związków organicznych a ich właściwościami luminescencyjnymi, i na tej podstawie –optymalizacja struktury białych fluoroforów z punktu widzenia wydajności ich luminescencji.

– Materiałem, w którym pierwotnie odkryliśmy ten efekt, była cząsteczka mająca zupełnie inne zastosowania, produkowana w tysiącach ton na świecie, o nazwie lakton fioletu krystalicznego. Niestety, ta emisja nie jest zbyt wydajna, dlatego zdecydowaliśmy się podjąć badania, w ramach których poszukujemy struktur powiększających tę wydajność. Poszukujemy także takich struktur, w których zachodziłyby nieco inne reakcje w stanie wzbudzonym, które prowadzą do emisji białej fluorescencji – tłumaczy ekspert.

Analitycy z firmy badawczej MarketsandMarkets oszacowali, że wartość globalnego rynku OLED w 2023 roku wzrośnie do blisko 49 mld dol. przy średniorocznym tempie wzrostu na poziomie 15,2 proc.

Czytaj także

Kalendarium

Handel

Obozy dla uchodźców naszpikowane nowymi technologiami. Blockchain i systemy biometryczne wyeliminują problem z wyłudzeniami przez nich pieniędzy

Nowe technologie, jak blockchain czy biometria, są wykorzystywane nie tylko w najbardziej rozwiniętych krajach. Mogą też pomóc uchodźcom. Dzięki specjalnym skanerom, po zeskanowaniu tęczówki oka, system automatycznie łączy się z bazą i po potwierdzeniu tożsamości pieniądze są pobierane z konta klienta – bez karty płatniczej, czy bonów. System EyePay jest już używany w kilku obozach dla uchodźców i przetwarza transakcje, pomagając blisko 200 tys. uchodźców. Jednocześnie eliminuje też przypadki wyłudzenia pieniędzy.

Kosmos

Pierwsze zdjęcie czarnej dziury potwierdza teorie Einsteina. Planowane są już publikacje kolejnych fotografii

Niedawno opublikowane zdjęcie czarnej dziury może się okazać przełomowym dla ludzkości, gdyż potwierdza dotychczasowe teorie, m.in. Einsteina. To jednak pierwszy krok, a naukowcy już planują publikację kolejnych zdjęć supermasywanych czarnych dziur, w tym tej znajdującej się w centrum naszej galaktyki. Choć powszechnie mówi się, że sfotografowano czarną dziurę, ekspert Centrum Nauki Kopernika w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje wyjaśnia, że na zdjęciu widać tak naprawdę cień czarnej dziury. Tłumaczy także, dlaczego zdjęcie jest „rozmazane”.

MWC19

Firma

Służbowe smartfony coraz częściej na celowniku cyberprzestępców. Ich atakom potrafi zapobiec nowa aplikacja mobilna

Ataki hakerskie na smartfony stanowią jedną czwartą wszystkich cyberataków. Dzięki przejęciu kontroli nad służbowym smartfonem pracownika hakerzy mogą uzyskać dostęp do cennych i poufnych danych korporacyjnych. Eksperci apelują o zabezpieczanie smartfonów przed atakami i rozsądne korzystanie z tych urządzeń. Powstała już aplikacja mobilna, która potrafi przewidzieć zagrożenie, jeszcze zanim cyberprzestępca uzyska dostęp do smartfona.