Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Изобретен новый тип органических светодиодов (OLED)

Изобретен новый тип органических светодиодов (OLED)
Ученые из Университета в Юте (University of Utah) изобрели новый «спинтронный» органический светоизлучающий диод (OLED), который обещает стать ярче, дешевле и экологичнее в сравнении с другими видами светодиодов, активно применяемых сейчас при производстве современных телевизоров, компьютерных мониторов, осветительных приборов, светофоров и многих других электронных устройств.


 

Спин-поляризованный органический светоизлучающий диод

«Это совершенно иная технология», - утверждает профессор физики Вали Вардени (Valy Vardeny) из Университета в Юте, главный автор научной работы, посвященной новому типу светодиодов. Исследование было опубликовано в выпуске журнала Science от 13 июля. «Эти новые органические светоизлучающие диоды должны превзойти по яркости обычные диоды».

Физики из Юты создали прототип нового типа LED – по-научному называющийся «спин-поляризованным органическим светоизлучающим диодом», или спиновый светодиод (spin-OLED) – который производит излучение оранжевого цвета. Доктор Вардени считает, что через пару лет с помощью новой технологии можно будет выпускать диоды красного и синего цвета, а также, возможно, и белые спиновые светодиоды.

 

Оранжевый свет, излучаемый органическим светодиодом нового типа

 

Впрочем, должно пройти не менее пяти лет, прежде чем новые светодиоды попадут на массовый рынок, поскольку сейчас они способны работать только при температурах не выше минус двух градусов по Цельсию, а следовательно их предстоит серьезно улучшить, чтобы новые светодиоды могли функционировать при комнатной температуре, добавляет Вардени.

Профессор Вали Вардени изобрел новый тип LED в сотрудничестве с То Нгуеном (Tho D. Nguyen), старшим преподавателем физики, и Итаном Еренфроендом (Eitan Ehrenfreund), физиком из Израильского Технологического Института в Хайфе.

Исследование спонсировалось Национальным Научным Фондом США (NSF), Департаментом Энергетики США, Израильским Научным Фондом и Совместным Американо-Израильским Научным Фондом. Научная работа является частью инициативы Центра инженерных наук и новых материалов Университета Юты, который получает финансирование от NSF и Исследовательского научно-технологического фонда штата Юты.

 

Эволюция технологий LED и OLED

Самые первые светодиоды, представленные в ранних 1960-х, базировались на стандартных полупроводниках, генерирующих видимое излучение. Более продвинутые органические светодиоды, использующие органические полимерные, или «пластиковые», полупроводники, приобрели большую популярность лишь в последнее десятилетие. OLED-дисплеи можно увидеть в мобильных электронных устройствах вроде смартфонов, цифровых камер и медиаплееров.  Ожидается, что в скором времени органические светодиоды станут применяться и для комнатного освещения.  А уже в этом году в магазинах электроники появятся телевизоры, оснащенные большими OLED-дисплеями.

Что касается нового типа органических светодиодов, созданного физиками из Юты, он также основан на органических полупроводниках, однако не является просто электронным устройством, которое хранит некоторые данные, закодированные зарядами электронов. Это именно «спинтронное» устройство, в котором спины электронов служат в качестве носителей информации.

Изобретение нового спин-OLED стало возможным благодаря другому устройству – органическому спиновому затвору (organic spin valve), о создании которого доктор Вардени и его коллеги сообщили в журнале Nature в 2004 году. Оригинальный спиновый затвор был способен лишь регулировать протекание электрического заряда, но исследователи надеялись, что им когда-нибудь удастся модифицировать его таким образом, чтобы он мог излучать свет, то есть из органического спинового затвора сделать органический светодиод.

«На это у нас ушло восемь лет», - говорит профессор Вардени. Спиновые затворы – это электрические «переключатели», использующиеся в компьютерах, телевизорах, смартфонах и многих других электронных устройствах. Они были названы затворами потому, что задействуют свойство электронов, известное как «спин», передавать информацию. Спин определяется как собственный момент импульса элементарных частиц. Спины электронов могут иметь одно из двух направлений: вверх или вниз, которые соответствуют нулям и единицам в бинарном коде.

Органические спиновые затворы состоят из трех слоев: органического слоя, действующего как полупроводник и располагающегося между двух других слоев – металлических электродов-ферромагнетиков. В новом спиновом светодиоде, один из ферромагнетических металлических электродов изготовлен из кобальта, а другой – из химически сложной субстанции, называющейся лантанно-стронциевой окисью магния (lanthanum strontium manganese oxide). Органический слой в новом OLED получен из полимера с необычным наименованием «дейтерированный DOO-PPV», который и является полупроводником, излучающим оранжевый свет.

Ширина светодиода, также как и его длина, составляет 300 микрометров (что равно суммарной ширине от трех до шести человеческих волос), а высота – около 40 нанометров (то есть примерно в тысячу раз тоньше волоса человека).

Под воздействием малого напряжения отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные «электронные дыры» проходят через органический полупроводник. Если к электронам применяется магнитное поле, спины электронов и электронных дыр в полупроводнике можно выравнивать параллельно или же в противоположных направлениях.

 

Два достижения, сделавших возможным появление нового типа OLED

В своем новом исследовании физики указывают на два важных достижения в области новых материалов, которые были использованы для создания новых «биполярных» органических спиновых затворов, позволяющих спиновому светодиоду испускать свет, вместо того чтобы просто регулировать электрический ток, как это делали органические затворы предыдущего поколения.

Первое из достижений связано с заменой обычного водорода на дейтерий в органическом слое спинового затвора. Дейтерий – это тяжелый водород, а точнее, атом водорода с одним лишним нейтроном, добавленным к протону и электрону. По словам профессора Вардени, использование дейтерия сделало процесс излучения света новым спиновым светодиодом более эффективным.

Второе достижение заключалось в применении крайне тонкого слоя фторида лития, размещенного на электроде из кобальта. Этой слой позволяет отрицательно заряженным электронам проникать в спиновый затвор с одной стороны, тогда как положительно заряженные электронные дыры попадают в затвор с другой стороны. Это и делает спиновый затвор «биполярным» - в отличие от предыдущих затворов, через которые могли протекать только электронные дыры.

Спиновый светодиод генерирует свет в видимом диапазоне под воздействием напряжения

 

Именно способность затвора пропускать через себя и электроны, и электронные дыры прямо связана с его свойством испускать видимый свет. Когда электрон рекомбинирует с электронной дырой, высвобождающаяся в результате энергия излучается в виде света. «Когда они встречаются, из них возникает «экситон», эти экситоны и дают нам свет», - объясняет профессор Вардени. Он также отмечает, что устройство, через которое проходят не только электронные дыры, но и электроны, выдерживает работу с электрическим током большей силы и излучает свет, интенсивность которого можно регулировать с помощью магнитного поля, в то время как другие типы светодиодов требуют дополнительную электрическую энергию для увеличения интенсивности светового потока.

Существующие светодиоды могут излучать свет только одного из трех цветов: красного, синего или зеленого – в зависимости от типа используемого полупроводника. Новые же спиновые светодиоды – поясняет профессор Вардени - особенно замечательны тем, что одно устройство, сделанное по такой технологии, способно давать разные цвета, которые соответствуют определенным значениям магнитного поля.  Наконец, устройства на базе органических светодиодов более дешевые в сравнении с обычными кремниевыми полупроводниками, а производство органических светодиодов оставляет меньше токсичных отходов.

----------

Многие уже давно зарабатывают в интернете. Стоит попробовать самому начать свое дело. Вам поможет платформа для вебинара. Попробуйте свои силы. возможно вы можете поделиться вашим опытом с другими.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Ученые научились уничтожать жировые отложения в любом месте тела

Ученые научились уничтожать жировые отложения в любом месте тела

Жировые клетки профессионального спортсмена могут выглядеть совершенно иначе, чем клетки человека, страдающего ожирением, и технологии, позволяющие сделать одни из них более похожими на другие, могут открыть новые мощные методы лечения этого заболевания.

Ученые сообщают о захватывающем прогрессе в этой области, демонстрируя, как положительно заряженные наноматериалы можно вводить в нездоровый жир, чтобы вернуть его в здоровое состояние, закладывая основу для лечения, которое избирательно воздействует на жировые отложения в любом месте тела. Исследование, проведенное учеными из Колумбийского университета, было опубликовано в двух статьях и посвяще...
04.12.22 10:46
0
0
Телескоп Джеймса Уэбба дает беспрецедентное изображение призрачного света в скоплениях галактик

Телескоп Джеймса Уэбба дает беспрецедентное изображение призрачного света в скоплениях галактик

В скоплениях галактик есть часть звезд, которые уходят в межгалактическое пространство, потому что их вытягивают огромные приливные силы, возникающие между галактиками в скоплении. Свет, излучаемый этими звездами, называется внутрикластерным светом и очень слаб.

Его яркость составляет менее 1% от яркости самого темного неба, которое мы можем наблюдать с Земли. Это одна из причин, почему изображения, сделанные из космоса, очень ценны для их анализа. Инфракрасные волны позволяют исследовать скопления галактик иначе, чем с помощью видимого света. Благодаря его эффективности в инфракрасном диапазоне и четкости изображений телескопа Джеймса Уэбба, исследовате...
03.12.22 13:46
0
0
Исследование исключает первичные черные дыры как кандидатов в темную материю

Исследование исключает первичные черные дыры как кандидатов в темную материю

Первичные черные дыры — удивительные космические тела, которые активно исследуются астрофизиками всего мира. Исходя из названия, это черные дыры, которые появились на заре существования Вселенной, менее чем через секунду после Большого взрыва.

Теоретическая физика предполагает, что за долю секунды до образования Вселенной пространство не было полностью однородным, поэтому более плотные и горячие области могли коллапсировать в черные дыры. В зависимости от того, когда именно они образовались в течение этой доли секунды, эти первичные черные дыры могли быть очень разной массы и связанными с ней характеристиками.Некоторые физики-теоретики ...
02.12.22 09:01
0
0
Исследование Йельского университета раскрывает потенциальную причину болезни Альцгеймера

Исследование Йельского университета раскрывает потенциальную причину болезни Альцгеймера

Ученые из Йельского университета обнаружили упускаемый из виду механизм, который может стоять за симптомами болезни Альцгеймера. Команда указала на небольшие опухоли на аксонах возле бляшек, которые накапливаются в мозгу, и определила белок, который может быть биомаркером для раннего выявления заболевания, а также мишенью для будущих методов лечения.

В течение десятилетий преобладающая гипотеза о причине появления болезни Альцгеймера, вращалась вокруг амилоидных бляшек — запутанных скоплений белка бета-амилоида. Их накопление в мозгу пациентов с деменцией постоянно наблюдается с тех пор, как Алоис Альцгеймер впервые изучил ее более века назад. И ученые сосредоточили бы большую часть исследований на уменьшении и удалении этих бляшек, но, к сож...
01.12.22 10:16
0
0
«Химические нейроны» находят и обрабатывают данные, хранящиеся в ДНК

«Химические нейроны» находят и обрабатывают данные, хранящиеся в ДНК

Ученые экспериментировали со способами использования ДНК в качестве носителя данных, но трудно извлекать записанные на нее данные и манипулировать ими. Теперь команда разработала «химические нейроны», которые могут проводить вычисления с данными, хранящимися в ДНК, и легко считывать ответы.

Современные системы хранения данных могут впечатлять, но, как и во многих других случаях, природа сделала это намного эффективнее, чем все, чего мы достигли. Один грамм ДНК может хранить до 215 миллионов ГБ данных, что теоретически означает, что содержимое всего Интернета может храниться в чем-то размером с обувную коробку. Более того, при правильных условиях ДНК может существовать тысячи или даже...
28.11.22 07:46
0
1
Шелк шелкопряда, подвергнутый химической ванне, на 70% прочнее паучьей паутины

Шелк шелкопряда, подвергнутый химической ванне, на 70% прочнее паучьей паутины

Как один из самых прочных материалов, известных науке, паутина регулярно оказывается в центре захватывающих инженерных прорывов, и новое исследование, включающее быструю химическую ванну, может вывести это исследование на новый уровень.

Ученые разработали новый метод обработки шелка тутового шелкопряда, который меняет его состав и повышает производительность, при этом конечный продукт обладает на 70% большей прочностью, чем паучья паутина.Ученые работают над воспроизведением невероятных свойств паучьего шелка интересными способами. Разведение пауков для производства материала в больших количествах — одна из возможностей, но их те...
09.10.22 11:47
0
1
Нобелевская премия по физике присуждена исследователям квантовой запутанности

Нобелевская премия по физике присуждена исследователям квантовой запутанности

Нобелевская премия по физике 2022 года была присуждена трем ученым за их работу в области новаторской квантовой информатики. Ален Аспе, Джон Ф. Клаузер и Антон Цайлингер провели одни из первых экспериментов с запутанными фотонами, открыв будущее для коммерческих квантовых компьютеров.

Жуткий мир квантовой физики предсказывает несколько неожиданных странностей, включая квантовую запутанность. Это состояние позволяет двум частицам настолько переплестись друг с другом, что изменения, внесенные в одну, мгновенно повлияют на другую, независимо от того, насколько далеко они друг от друга. Эта идея обеспокоила даже Эйнштейна, который утверждал, что квантовая физика является «неполной...
05.10.22 07:18
0
0
Самой белой краской в мире теперь может покрывать автомобили и самолеты

Самой белой краской в мире теперь может покрывать автомобили и самолеты

В прошлом году инженеры из Университета Пердью использовали свой опыт в области материаловедения для производства самой белой в мире краски, способной отражать около 98% падающего солнечного света и, следовательно, обладающей большим потенциалом, когда речь идет об энергоэффективности зданий.

Команда внесла некоторые изменения в рецепт и выпустила более тонкую и легкую версию, которая, по их словам, идеально подходит для использования в автомобилях, поездах и самолетах. Первоначальная версия ультрабелой краски обязана своей исключительной способностью отражать солнечный свет включению сульфата бария - химического соединения, используемого в фотобумаге и косметике. Он был добавлен в см...
05.10.22 07:02
0