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
С помощью квазаров телескоп Уэбба раскроет секреты ранней Вселенной

С помощью квазаров телескоп Уэбба раскроет секреты ранней Вселенной

Квазары - это очень яркие, далекие и активные сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы или миллиарды раз превышает массу Солнца.

Обычно расположенные в центрах галактик, они питаются падающим веществом и испускают фантастические потоки излучения. Среди самых ярких объектов во Вселенной свет квазара превосходит свет всех звезд в его галактике вместе взятых, а его джеты и ветры формируют галактику, в которой он находится. Вскоре после запуска в конце этого года группа ученых обучит космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба исс...
25.06.21 11:16
0
1
Жизнь в других звездных системах могла обнаружить Землю

Жизнь в других звездных системах могла обнаружить Землю

Ученые из Корнельского университета и Американского музея естественной истории определили 2034 близлежащих звездных системы, которые могут найти Землю, просто наблюдая, как наша бледно-голубая точка пересекает Солнце.

В пределах небольшого космического расстояния в 326 световых лет, это 1715 звездных систем, которые могли бы обнаружить Землю с момента расцвета человеческой цивилизации около 5000 лет назад, и еще 319 звездных систем, которые будут добавлены в течение следующих 5000 лет. Экзопланеты вокруг этих близлежащих звезд получили космическое место в первом ряду, чтобы увидеть, есть ли на Земле жизнь, зая...
24.06.21 10:35
0
0
Реальна ли темная материя?

Реальна ли темная материя?

Вот уже много лет астрономы и физики спорят. Реальна ли таинственная темная материя, которую мы наблюдаем глубоко во Вселенной, или то, что мы видим, является результатом тонких отклонений от известных законов гравитации?

В 2016 году голландский физик Эрик Верлинде предложил теорию второго типа: возникающую гравитацию. Новое исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, расширяет границы наблюдений за темной материей до неизвестных внешних областей галактик и дает переоценку нескольких моделей темной материи и альтернативных теорий гравитации. Измерения силы тяжести 259000 изолированных галак...
23.06.21 11:31
0
0
Hyundai покупает Boston Dynamics

Hyundai покупает Boston Dynamics

Hyundai Motor Group сделала важный шаг в мире мобильной робототехники, объявив о приобретении контрольного пакета акций Boston Dynamics у японской технологической компании Softbank.

Компания Boston Dynamics, наиболее известная своей неизменно впечатляющей роботизированной собакой по имени Spot, теперь будет работать вместе с автопроизводителем над технологиями, улучшающими мобильность человека. Boston Dynamics впервые представила Spot в июне прошлого года, и среди его стабильных маневренных роботов четвероногий, похожий на собаку, несомненно, стал звездой шоу. Мы видели, как...
22.06.21 10:42
0
2
Переработанные отходы целлюлозных заводов придают цементу прочность и эластичность

Переработанные отходы целлюлозных заводов придают цементу прочность и эластичность

Целлюлозные заводы производят значительное количество отходов, и ученые довольно творчески подходят к тому, как их можно использовать.

Последний пример исходит от исследователей Университета Британской Колумбии (UBC), которые использовали отходы целлюлозного завода в качестве наполнителя для цемента, который оказался более прочным и устойчивым. Отходы, лежащие в основе этого прорыва, известны как зола уноса целлюлозных заводов (PFA), которую целлюлозно-бумажная промышленность Северной Америки производит более миллиона тонн ежего...
11.04.21 16:09
0
2
Проводящий гидрогель может найти применение в робототехнике и не только

Проводящий гидрогель может найти применение в робототехнике и не только

Сейчас для создания устройства с высокой электропроводностью придется использовать твердые металлы. Но теперь ученые из Университета Карнеги-Меллона создали мягкий и гибкий материал, отвечающий всем требованиям.

Под руководством профессора Кармеля Маджиди исследователи начали с суспендирования чешуек серебра микрометрового размера в полиакриламидно-альгинатном гидрогеле. Когда этот материал впоследствии был частично дегидратирован, чешуйки серебра сцепились друг с другом, образуя сети, проходящие через матрицу гидрогеля. Эти сети были не только очень электропроводными, но и могли противостоять механическ...
21.03.21 13:29
1
3
Бактериальная биопленка выжимает масло из воды

Бактериальная биопленка выжимает масло из воды

Масло и воду очень трудно разделить, что затрудняет очистку загрязненной воды. Исследователи из Университета Северной Каролины обнаружили, что мембрана из бактериальной биопленки может эффективно пропускать воду, удерживая при этом масло.

Нефть представляет серьезную опасность для окружающей среды, когда случаются огромные разливы нефти, такие как Deepwater Horizon, но даже в меньших масштабах загрязнение может происходить в результате промышленных процессов. Всегда востребованы новые решения по очистке. В новом исследовании исследователи Университета Северной Каролины обратились за помощью к бактериям. Чтобы защитить себя от вред...
09.03.21 22:34
0
9
Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация наносит вред как тканям, так и материалам. Но инженеры из Массачусетского технологического института крайне удивились, обнаружив, что она может помочь некоторым сплавам восстановиться, продлив срок их полезного использования.

Это поможет в проектировании будущих электростанций. Известно, что в ядерных реакторах радиация ускоряет коррозию большинства материалов, что приводит к возможному выходу из строя и вероятным катастрофическим последствиям. Поэтому в новом исследовании ученые из MIT и Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли намеревались определить, насколько вредна коррозия при разных уровнях радиации. Но их...
10.07.20 18:40
0