211service.com
Organische LED's schijnen onzichtbaar
Onderzoekers van de University of Southern California hebben een fosforescerend kleurstofmolecuul ontworpen dat bijna-infrarood licht uitstraalt en hebben het gebruikt om duurzame organische lichtgevende diodes (OLED's) te maken.
Het fosforescerende organische LED-display van Universal Display Corporation kan worden gebouwd op een flexibel plastic substraat. Het bedrijf, dat samenwerkt met onderzoekers van de University of Southern California en Princeton University, heeft nu bijna-infrarood emitterende LED's gemaakt en is van plan een bijna-infrarood versie van het flexibele display te maken. Het scherm zou onzichtbaar zijn voor het blote oog, maar zichtbaar zijn door nachtkijkers voor geheime militaire operaties.
De diodes zouden kunnen worden gebruikt om een goedkoop en flexibel nabij-infrarood (NIR) scherm te maken dat met het blote oog onleesbaar zou zijn, maar met een nachtkijker zou kunnen worden gelezen. Zo'n display kan worden geïntegreerd in het uniform van een soldaat of een apparaat dat in een zak kan worden opgeborgen, zodat soldaten 's nachts de communicatie kunnen lezen zonder opgemerkt te worden door vijandelijke sluipschutters.
Deze organische LED's zouden ook kunnen worden omgezet in de infrarood-detectordiodes die nachtzicht mogelijk maken. Infrarooddetectoren zijn in wezen het omgekeerde van LED's en zetten licht om in elektrische stroom. Warme objecten zenden infraroodstraling uit, die golflengten heeft die langer zijn dan nabij-infraroodstraling en ook onzichtbaar is voor het menselijk oog. Net zoals de lichtdetectoren in camera's zichtbaar licht detecteren, detecteren infraroodsensoren gemaakt van anorganische halfgeleiders infrarood licht in de nachtkijkers en camera's die worden gebruikt door het leger, de politie, grensbewakingsagenten en brandweerlieden. Maar detectoren op basis van OLED's zouden een belangrijk voordeel bieden: omdat de dunne organische polymeren waaruit deze diodes bestaan, kunnen worden afgezet op een verscheidenheid aan substraten, waaronder buigbaar plastic, zouden organische IR-detectoren flexibel genoeg kunnen zijn om in een helmvizier te worden ingebouwd.
Flexibiliteit is zeer gunstig … displays van de volgende generatie zullen allemaal op flexibele substraten staan, zegt Mark Thompson , een professor scheikunde aan de Universiteit van Zuid-Californië, die het onderzoek leidde. Organische LED's zijn de cruciale technologie voor flexibele displays, omdat ze gemakkelijk en goedkoop te patroon zijn op buigbare substraten, zegt hij. Ze worden al gebruikt in beeldschermen van camera's en mobiele telefoons, en ze zijn veelbelovend voor toekomstige grote computer- en televisieschermen.
Onderzoek naar organische LED's heeft zich grotendeels gericht op toepassingen met zichtbaar licht; niemand heeft eerder een organische LED gemaakt die NIR-licht efficiënt uitstraalt. Thompson en zijn collega's van Princeton University en Universal Display Corporation, een bedrijf gevestigd in Ewing, NJ, beschreven hun organische LED online in toegepaste chemie op 9 januari
Organische LED's die onzichtbare NIR-golflengten uitzenden, kunnen worden gebruikt om displays te maken waarvan u niet wilt dat iedereen ze ziet. Voor geheime militaire toepassingen zullen nachtzichtschermen erg belangrijk zijn, en deze diodes zouden daarvoor de sleutel zijn, zegt Ghassan Jabbour , een professor in optische wetenschappen aan de Universiteit van Arizona in Tucson, die de eerste NIR-emitterende organische moleculen ontwikkelde.
Het geheim van de nieuwe LED is een speciaal ontworpen fosforescerend kleurstofmolecuul dat de onderzoekers gebruiken in de emitterende laag tussen de twee elektroden van het apparaat. Organische LED's bevatten doorgaans een emitterende laag die is gedoteerd met fluorescerende kleurstoffen. De elektroden injecteren negatieve elektronen en positieve gaten in de laag, waar de geladen deeltjes zich combineren en de kleurstofmoleculen exciteren. Wanneer de moleculen terugkeren naar hun niet-aangeslagen toestand, zenden ze fotonen uit. De nieuwe fosforescerende moleculen zenden zeer efficiënt uit in het NIR-gebied. Ze stralen ook langer licht uit dan fluorescerende kleurstoffen, waardoor de levensduur van het apparaat wordt verlengd - een traditioneel zwak punt voor organische materialen.
Het apparaat zendt uit bij golflengten van bijna 800 nanometer, precies op de grens van het zichtbare en nabij-infraroodspectrum, en heeft een efficiëntie van meer dan zes procent, wat minstens 60 keer zo hoog is als dat van andere NIR-emitterende apparaten die zijn gerapporteerd in het verleden. Op dit moment werkt het 1.000 uur op maximale helderheid. Maar bij de lagere helderheidsniveaus die vereist zijn in schermen, hebben we het over minstens een miljoen uur, zegt Thompson. Ter vergelijking: rode of groene organische leds hebben een levensduur van 100.000 uur, zegt hij.
Gareth Redmond , die organische fotodetectoren op nanoschaal bestudeert aan het Tyndall National Institute in Cork, Ierland, noemt het werk een doorbraak in de richting van NIR-emissie in organisch materiaal. Redmond zegt dat de nieuwe organische LED echt goede prestaties laat zien op het gebied van efficiëntie en levensduur, wat nog niet eerder is bereikt.
Thompson en zijn collega's zijn van plan om andere fosforescerende kleurstofcomplexen te maken die licht uitstralen met golflengten langer dan 800 nanometer, waardoor ze dieper in het IR-gebied dringen. Dan, zegt Thompson, zou het mogelijk zijn om de organische LED om te draaien en deze om te zetten in een organische IR-detector voor een nachtzichthelmvizier. Hiervoor zou de structuur van het apparaat moeten worden aangepast of de organische materialen moeten worden aangepast, maar hij zegt dat de conversie eenvoudig zou zijn omdat LED's en fotodetectoren neven zijn met in wezen dezelfde diodestructuur maar omgekeerde functies - een LED zet elektrische stroom om in licht terwijl een detector het tegenovergestelde doet .
Maar het is nog te vroeg om te zeggen wanneer zo'n organische IR-detector beschikbaar zou zijn. Het is niet alleen dat de jury er nog niet is, zegt hij; de jury is niet eens gevormd.