Новый растягивающийся OLED сохраняет более 90% своей яркости, продвигая мобильные и носимые технологии

Эндрю Корселли

Исследователи из Университета Дрекселя и Сеульского национального университета создали органические светодиоды (OLED), которые могут улучшить дисплеи мобильных технологий и сделать возможным использование носимых технологий. (Изображение:Университет Дрекселя)

Технология органических светодиодов (OLED), лежащая в основе гибких сотовых телефонов, изогнутых мониторов и телевизоров, однажды может быть использована для создания накожных датчиков, которые будут показывать изменения температуры, кровотока и давления в режиме реального времени. В результате международного сотрудничества, возглавляемого исследователями из Сеульского национального университета (SNU) в Республике Корея и Университета Дрекселя, был разработан гибкий и растягиваемый OLED, который может использовать эту технологию для этого использования и ряда новых приложений.

Недавно сообщалось в Природа Их работа совершенствует существующую технологию за счет интеграции гибкого фосфоресцирующего полимерного слоя и прозрачных электродов, изготовленных из наноматериала MXene. В результате получается OLED, размер которого можно увеличить в 1,6 раза по сравнению с первоначальным размером, сохраняя при этом большую часть своей люминесценции.

«Это исследование посвящено давней проблеме в области гибких OLED-технологий, а именно долговечности ее люминесценции после многократного механического сгибания», — сказал Юрий Гогоци, доктор философии, заслуженный университет и профессор Баха в Инженерном колледже Дрекселя. «Хотя достижения в создании гибких светодиодов были существенными, за последнее десятилетие прогресс замедлился из-за ограничений, введенных прозрачным проводящим слоем, ограничивающих их растяжимость».

Вот эксклюзивные Технические обзоры интервью с Гогоци, отредактированное для обеспечения длины и ясности.

Технические обзоры :С какой самой большой технической проблемой вы столкнулись при разработке фосфоресцентного слоя с эксиплексом (ExciPh)?

Гогоци :Слой ExciPh был разработан в Сеульском национальном университете профессором Тэ-Ву Ли и его бывшим доктором философии. студент Хуанью Чжоу (в настоящее время постдоктор в Технологическом институте Джорджии). Вот что прокомментировал Хуаньюй:«Мы спросили себя:Почему мы не можем применить самую передовую физику жестких органических светодиодов — в частности, фосфоресценцию с использованием эксиплекса — к растягиваемому формату? Хозяева эксиплекса являются блестящими, потому что они обеспечивают эффективную передачу энергии на большие расстояния фосфоресцирующим примесям, сводя к минимуму потери энергии. Но перевести это на гибкую систему было легче сказать, чем сделать. Большинство высокопроизводительных эксиплексов-хозяев представляют собой небольшие молекулы, которые кристаллизуются и трескаются при растяжении. Нам нужна была система, которая сохраняла бы свое электронное «рукопожатие», даже когда молекулы были разделены. Поворотным моментом в наших исследованиях стала разработка растягиваемой фосфоресцентной системы с эксиплексом (ExciPh). Тщательно смешивая эластомеры, обладающие способностью к растяжению, со специфическими органическими молекулами, мы создали эмиссионный слой, который сохранял стабильную морфологию пленки при 200-процентном напряжении без растрескивания».

Технические обзоры :Можете ли вы объяснить простыми словами, как это работает?

Гогоци :Прелесть системы ExciPh заключается в ее триплетном механизме переработки, устойчивом к эластомерам. В типичных растягивающихся органических светодиодах несопряженная природа полимера приводит к потере экситонов в результате безызлучательного распада. Используя эксиплекс-хозяин в качестве мостика, мы можем переработать эти триплеты и перенести их непосредственно в фосфоресцирующую легирующую добавку. Эта стратегия преодолевает ограничения растягивающихся материалов, позволяя нам достичь внешней квантовой эффективности (EQE), превышающей 17 процентов в полностью растягивающихся дисплеях.

Подробнее об этом читайте в нашей статье «За бумагой:преодоление барьера эффективности для будущего носимых дисплеев» на сайте Сообщества исследователей природы. страница  .

Технические обзоры :Есть ли у вас какие-либо планы на дальнейшие исследования/работу/и т.д.? Если нет, каковы ваши дальнейшие действия?

Гогоци :Даже при идеальном излучающем слое качество устройства зависит от его электродов. Для достижения высокой эффективности необходим электрод, который эффективно вводит заряды, оставаясь при этом проводящим и стабильным при многократном растяжении. Здесь MXene сработал очень хорошо. В наших предыдущих публикациях с группой Тэ-Ву Ли мы показали, что Ti3C2Tx MXene, 2D-материал, обнаруженный в Университете Дрекселя, может производить прозрачные проводящие электроды, которые заменяют хрупкий оксид индия-олова, используемый в обычных органических светодиодах, дисплеях и солнечных элементах.

MXene обеспечил гибкость и улучшенную яркость благодаря своей высокой и настраиваемой рабочей функции. Однако, чтобы добавить растяжимости, мы добавили серебряные нанопроволоки, которые могут сохранять электрическое соединение, даже когда пленка растягивается на 200 процентов. Важно отметить, что этот подход можно использовать для создания других гибких и растягивающихся устройств, включая солнечные элементы, дисплеи, датчики и эпидермальную электронику. Дисплеи и другие устройства будущего могут стать носимыми, гибкими и даже эластичными.

Команда SNU также считает, что преодоление барьера EQE в 17,0 процентов для полностью растягиваемых органических светодиодов — это только отправная точка. Это исследование показывает, что «разрыв в эффективности» между жесткой и растяжимой электроникой — это не закон природы, а инженерная задача, которую можно решить. Группа профессора Ли продолжит усилия в этом направлении.

Технические обзоры :Есть ли что-нибудь еще, чего бы вы хотели добавить, чего я не коснулся?

Гогоци :MXenes, химически и структурно разнообразное семейство двумерных карбидов, нитридов и карбонитридов переходных металлов, предлагают беспрецедентное разнообразие составов и структур. Химически настраиваемые поверхности присущи MXenes, а добавление окончаний поверхности дает более тысячи стехиометрических составов. Вместе с возможными смешанными окончаниями и твердыми растворами на сайтах M и X — уже сообщалось о десятках, включая высокоэнтропийные 2D-структуры, содержащие до девяти переходных металлов — перестановки бесконечны. Такое химическое и структурное богатство обеспечивает беспрецедентную настройку свойств в широком диапазоне применений. Электропроводность данной композиции MXene можно регулировать от металлической до полупроводниковой и сверхпроводящей, изменяя ее поверхностные окончания или морфологию. Таким образом, эти материалы могут реализовать технологии, которые до сих пор были невозможны. Растягивающаяся электроника — лишь один из примеров.

Технические обзоры :Есть ли у вас какой-нибудь совет исследователям, желающим воплотить свои идеи в жизнь?

Гогоци :Верьте в себя и никогда, никогда не сдавайтесь!