Учёные из Киотского университета синтезировали органическую молекулу, которая заметно сужает спектр света в OLED-структурах и приближает его к предельной чистоте цвета. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Современные светодиоды — как классические LED, так и органические OLED — излучают свет благодаря спонтанной эмиссии. По своей природе такое излучение является широкополосным, то есть охватывает сразу множество длин волн. Именно поэтому даже самые лучшие дисплеи до сих пор не обеспечивают идеальной насыщенности цвета. Ведь каждый оттенок формируется не одной длиной волны, а целым спектром.
Сужение этого спектра считается одной из ключевых задач фотоники. Чем уже спектр излучения, тем ближе оно к монохроматическому свету. Благодаря этому экраны смартфонов, телевизоров и других устройств передают цвета точнее и насыщеннее.
Команда под руководством Такудзи Хатакеи работала с эмиттерами множественного резонанса. Это молекулы, электронные состояния которых настроены таким образом, чтобы уменьшить рассеивание энергии излучения. Такие структуры уже известны своей высокой чистотой цвета, однако даже они дают более широкий спектр, чем требуется для идеальных дисплеев.
Подписывайтесь на Mediasat в Telegram: здесь самые интересные новости из мира технологий
Чтобы усилить этот эффект, исследователи предложили пространственно расширить молекулярную структуру. Так появилась молекула под названием m-CzB10-Mes — сложная «ступенчатая» конструкция, которую можно представить как наноуглеродный каркас со встроенными атомами бора.
Синтез таких соединений считается чрезвычайно сложным. Несмотря на это, команде удалось ввести сразу 10 атомов бора за один этап реакции благодаря методу одноэтапного борирования (one-shot borylation).
Полученная молекула продемонстрировала значительно более узкую полосу излучения, чем предыдущие эмиттеры с множественным резонансом. Кроме того, она обеспечивает эффективную термически активированную отложенную флуоресценцию (TADF), которая важна для повышения эффективности OLED-устройств.
В лабораторных условиях спектр оказался настолько узким, что по чистоте напоминал лазерное излучение. При этом эффект достигается без стимулированной эмиссии.
Однако при интеграции в реальные OLED-устройства спектр частично расширяется из-за взаимодействия молекул в твёрдой фазе. Это указывает на ещё одну ключевую проблему — контроль межмолекулярных эффектов в рабочих материалах.
Несмотря на это, авторы считают, что предложенный подход задает новое направление в проектировании органических светодиодов. Ключевым параметром здесь становится не только эффективность, но и предельно узкая спектральная чистота.
В перспективе такие материалы могут позволить создать дисплеи с более точной цветопередачей и более широким визуальным диапазоном. В то же время они предоставляют новые инструменты для изучения возбужденных состояний молекул, которые ранее «размывали» широкие спектры излучения.
