Американо-германская группа химиков обнаружила, что кольцевые
органические полимеры, в отличие от линейных молекул, существенно более
эффективны в качестве электролюминесцентных веществ в органических
светодиодах (OLED). Исследование опубликовано в Nature Chemistry, а его краткое содержание приводит сайт Университета Юты.
Электролюминесцентный полимер, который создали химики, напоминает
колесо: его молекула имеет обод, спицы и втулку. Его эффективность
заключается в том, что кольцевые молекулы излучают свет, который не
имеет определенной поляризации. Линейные полимеры, которые используются в
современных органических светодиодах, ориентированы в одном направлении
и излучают поляризованный свет. Это приводит к тому, что до 80
процентов испущенных фотонов вновь поглощаются в самом светодиоде и не
попадают наружу.
Как показали авторы, в кольцевых полимерах электролюминесценция
происходит иначе. Ученые облучали зафиксированные на подложке
индивидуальные молекулы ультрафиолетовым светом и наблюдали за
поляризацией переиспускаемых фотонов видимого диапазона. Оказалось, что
фотоны в таких молекулах излучались в самых разных направлениях и
образующийся свет не имел поляризации. По словам ученых, использование
кольцевых «молекул-ротелле» вместо «молекул-спагетти» способно снизить долю захваченного света в светодиодах с 80 до 50-60 процентов.
Органические светодиоды широко используются для изготовления дисплеев
электронных устройств. В этой области они имеют существенные
преимущества перед жидкокристаллическими (LCD) экранами. Они, например,
не требуют подсветки и тратят энергию только на само излучение, за счет
чего возможна существенная экономия заряда батареи в мобильных
устройствах. На практике, однако, эффективность OLED далека от
теоретически возможной. Квантовый выход фотонов в таких устройствах
редко превышает 20 процентов, а эффективность голубых светодиодов
находится на уровне 4-6 процентов.