Panašu, kad organiniai šviesos diodai (angl. OLED) gali būti visai neblogas skystakristalių rodytuvų (angl. LCD), naudojamų daugelyje plokščiaekranių televizorių, pakaitalas, mat jų masinė gamyba yra pigesnė. Žikuanas Čenas (Zhikuan Chen) kartu su kolegomis iš Medžiagų tyrimų ir inžinerijos instituto (Singapūras) visai neseniai parodė, kaip itin daug kruopštumo reikalaujanti fluorescencinių molekulių inžinerija gali ženkliai padidinti organinių šviesos diodų efektyvumą.
Įprastiniai šviesos diodai yra gaminami iš neorganinių kristalų, pavyzdžiui, galio arsenido. Organiniuose dioduose yra panaudojamos anglies pagrindo medžiagos, kurios gali būti lanksčios. Šiuo metu organinių diodų technologija yra taikoma konstruojant didelio ploto lauko arba nešiojamuosius ekranus. Vis dėlto tam, kad organiniai diodai taptų išties konkurencingi kitų alternatyvų atžvilgiu, būtina padidinti jų veikimo efektyvumą.
Ž. Čenas kartu su kolegomis paskelbė apie mėlynai spinduliuojančius šviesos įrenginius, kurių išorinis kvantinis efektyvumas siekia 9.4 procento – beveik du kartus daugiau už klasikinę 5 procentų fluorescencijos pagrindo organinių šviesos diodų viršutinę ribą. „Šis patobulinimas yra svarbus, nes didesnis efektyvumas reiškia mažesnę įtampą ir kartu mažesnį energijos suvartojimą bei padidėjusią veikimo trukmę“, – aiškina Ž. Čenas.
Išorinis kvantinis efektyvumas yra svarbi šviesos diodų veikimą apibūdinanti charakteristika, nes ji nusako kokia krūvininkų, injektuotų į įtaisą, dalis virsta fotonais, kuriuos galima išspinduliuoti. Šis dydis įskaito tą faktą, jog dviejų skirtingų rūšių krūvininkai – neigiamo ženklo elektronai ir teigiamo ženklo skylės – gali rekombinuoti, bei tikimybę, kad šis procesas gali baigtis fotono sukūrimu ir pastarasis sugebės ištrūkti iš įrenginio. Ž. Čenas kartu su kolegomis panaudojo kompiuterinius modelius, kad optimizuotų šiuos įvairius procesus.
Modeliavimas leido tyrėjamas surasti geriausią jų aktyviosios molekulės – oligofluoreno – struktūrą, kuri tinkamiausiai subalansavo krūvininkų injekciją ir jų pernašą medžiaga, leidusią padidinti prietaiso emisijos efektyvumą. Tolesni patobulinimai buvo atlikti atrenkant tinkamiausią emituojančio sluoksnio storį ir legiruojant emiterį tinkama organine padėklo medžiaga, kad būtų užtikrintas kuo didesnis efektyvumas.
Organiniai šviesos diodai spinduliavo mėlyną šviesą, kurios spektro maksimumas siekė 450 nanometrų. Ž. Čenas kartu su kolegomis išsiaiškino, jog didesnį išorinį kvantinį efektyvumą lėmė tai, kad krūvininkų, rekombinuojančių be fotonų susidarymo, dalis buvo nedidelė. Svarbu tai, kad prietaisas veikė kaip stabilus šviesos šaltinis, todėl iškart padidėjo galimas jo praktinio pritaikomumo potencialas. „Greitu laiku mes tikimės dar labiau patobulinti šias medžiagas apšvietimo ir vaizdavimo tikslams“, – pabaigia pasakojimą mokslininkas.
