Kaip apsaugoti akis ir aplinką: organiniai šviesos diodai į rinką veržiasi ir Kauno mokslininkų dėka

Televizoriaus ekranas ant sienos apmušalų ar užuolaidų, dvipusis monitorius, ypatingos raiškos vaizdai – organinių šviesos diodų (OLED) lankstumas ir plotas atveria ypatingas jų pritaikymo galimybes. Kuriant juos, priešingai nei neorganinių medžiagų pagrindu veikiančias LED technologijas, nenaudojami sunkieji metalai, o jų skleidžiama šviesa yra „draugiškesnė“ mūsų akims. Deja, egzistuoja viena problema – trumpesnė organinių šviesos diodų gyvavimo trukmė.

Šiuo atžvilgiu ypač didelį iššūkį tyrėjams ir technologijų gamintojams pateikia mėlynos spalvos organiniai šviesos diodai, kurie „perdega“ greičiau negu likusieji, o tai išbalansuoja monitorių spalvas, ir sumažina šviestuvų ilgaamžiškumą. Pagrinde dėl šios priežasties, OLED technologijos, kurių pranašumą pripažįsta ir ekspertai, ir įrangos gamintojai, vis dar yra mažiau populiarios nei LED.

„Kalbant apie įrangos sudedamųjų dalių stabilumą, daugiausiai problemų sukelia mėlynos spalvos organinių šviesos diodų gyvavimo trukmė. Tiesa, jei pirmosios OLED kartos diodams galėjo būti suteikiama tik kelerių metų garantija, šiandien ji siekia nuo 5 iki 8 metų, ir tai tikrai ne riba“, – teigia Audrius Bučinskas, Kauno technologijos universiteto (KTU) Polimerų chemijos ir technologijos katedros tyrėjas.

KTU mokslininkai, dalyvaudami programos „Horizontas 2020“ projekte kartu su kitų šalių tyrėjais, jau kelerius metus vykdo naujų organinių medžiagų mėlynos spalvos organiniams šviesos diodams sintezę ir tyrimus. Tyrimuose dalyvauja Vokietijos, Didžiosios Britanijos, Latvijos, Taivano mokslininkai, kartu dirba chemijos ir fizikos mokslo sričių, verslo atstovai.

OLED technologijos – be kenksmingų aplinkai medžiagų

„Technologijų amžiuje telefonus esame įpratę keisti vieną po kito. O ar kada susimąstėme, kur keliauja panaudoti telefonai? Juk tai – ne plastikas, kurį galima perdirbti. Visgi telefonai, kurių ekranuose šviečia organiniai šviesos diodai be sunkiųjų metalų yra gerokai mažiau kenksmingi aplinkai“, – teigia A. Bučinskas.

Šiandien OLED technologijas jau taiko daugelis išmaniųjų telefonų gamintojų – tokius ekranus turi prabangos klasės „Huawei“, „Samsung“, „Apple“ modeliai. Kol kas organinių šviesos diodų technologijų pagrindu kuriama įranga yra brangesnė nei neorganinių. Tačiau, pasak A. Bučinsko, taip bus neilgai.

„Žinant technologijų vystymosi tempus, kainos turėtų susilyginti apie 2020-uosius. Gali būti, kad ateityje organiniai šviesos diodai išstums neorganinius ne tik dėl aplinkosaugos sumetimų, bet ir dėl aukštesnės kokybės. Organinių junginių daug didesnė įvairovė. OLED spalvų raiška yra geresnė, jie suteikia daugiau galimybių – pavyzdžiui, šviečia į abi puses, o tai leidžia kurti dvipusius ekranus. Apšvietimo technologijų pokyčių, atveriančių įvairias galimybes, ypač laukia interjero ir eksterjero dizaineriai“, – įžvalgomis dalijasi A. Bučinskas.

Jis primena, jog mėlynos spalvos iššūkį patyrė ir LED technologijų kūrėjai. Dar 1990-aisiais japonų mokslininkai Isamu Akasaki, Hiroshi Amano ir Shuji Nakamura panaudojami puslaidininkius suformavo mėlynos spalvos LED šaltinius, tačiau optimalų efektyvumą pasiekė tik daugiau nei po 20 metų ir už tai 2014 m. gavo Nobelio premiją fizikos srityje.

Intensyvi mėlyna spalva gali sukelti tinklainės pakitimus

KTU Polimerų chemijos ir technologijos katedros vedėjo profesoriaus Juozo Vido Gražulevičiaus vadovaujama tyrėjų grupė vykdo jau ne pirmą projektą, susijusį su naujų medžiagų organiniams šviesos diodams kūrimu ir tyrimais. Tyrimai finansuojami Lietuvos–Latvijos–Kinijos (Taivano) bendrų mokslinių tyrimų programos bei Europos Sąjungos bendrųjų programų.

„Medžiagų, savo sudėtyje neturinčių sunkiųjų metalų, tokių kaip iridis, kurias naudojant būtų galima sukonstruoti efektyvius mėlynus organinius šviesos diodus, vis dar trūksta“, – teigia J. V. Gražulevičius. Dar viena problema, kurią siekiama išspręsti kuriant organinius šviesos diodus, yra siekis sumažinti kenksmingą mėlynos spalvos poveikį žmogaus akims.

„Intensyvi mėlyna spalva, kuri yra daugumos šiuo metu naudojamų baltos šviesos šaltinių sudedamoji dalis, gali sukelti negrįžtamus akių tinklainės pakitimus, mažina melatonino gamybą, dėl ko gali sutrikti miegas bei padidėti susirgimo onkologinėmis ligomis rizika“, – teigia KTU Polimerų chemijos ir technologijos katedros vedėjas.

Tarptautiniai partneriai ir tarptautinis pripažinimas

J. V. Gražulevičiaus teigimu, vykdyti tarptautinius projektus Lietuvos tyrėjams ypač svarbu – taip jie integruojasi į pasaulinį mokslą ir kelia savo meistriškumą. „Šiandien aktyviausi Lietuvos mokslininkai pasaulinio mokslo kontekste atrodo neblogai. Daugelyje laboratorijų Europos Sąjungos lėšomis atnaujinta tyrimų aparatūra šiandien mūsų tyrėjams leidžia dirbti tokiomis pačiomis sąlygomis kaip ir pažangiose Vakarų ar Tolimųjų Rytų laboratorijose“, – teigia profesorius.

Baltijos Asamblėjos premija ir dukart Lietuvos mokslo premija įvertinto, 350 mokslinių straipsnių, išspausdintų tarptautiniuose mokslo žurnaluose, bei 50 išradimų autoriaus J. V. Gražulevičiaus teigimu, kai moksliniai tyrimai atliekami iš azarto, nesibodint padirbėti nei savaitgaliais, nei per atostogas, tarptautinis pripažinimas ateina savaime.

Jis primena, kad moksliniai tyrimai šiais laikais – kolektyvinis veiksmas, todėl svarbu suburti aktyvią tyrėjų grupę ir rasti gerų bendradarbiavimo partnerių.

Laboratorijose Kaune lietuvių tyrėjų – mažuma

„Darbinė kalba mūsų laboratorijoje – anglų, lietuvių tyrėjų dirba mažuma“, – šypsosi A. Bučinskas.

KTU Polimerų chemijos ir technologijos katedros laboratorijose, esančiose „Santakos“ slėnyje dirba tyrėjai iš Ispanijos, Jungtinės Karalystės, Baltarusijos, Kinijos, Irano. Polimerų chemijos ir technologijų katedroje tyrimus atlieka net penki Ukrainos mokslininkai. Tarptautiškumas padeda užpildyti jaunų tyrėjų trūkumą – Lietuvoje ne visuomet pavyksta rasti jaunus talentingus žmones, norinčius užsiimti moksliniais tyrimais.

Chemikų sukurtus komponentus atitinkamoms struktūroms pritaiko ir jas testuoja fizikai. Pasak profesoriaus J. V. Gražulevičiaus, moksliniai tyrimai chemijos srityje sunkiai įsivaizduojami be tarpdiscipliniškumo – KTU chemikai nuo senų laikų bendradarbiauja su įvairių šalių fizikais bei elektronikos inžinerijos specialistais. Tyrimai vykdomi kartu su verslu – tarp Universiteto partnerių yra ir bendrovės „Samsung Electronics“ įmonė „Novaled“.

„Užsidaryti tik savo šalyje, ir tik savo mokslo srityje šiandien negalima. Tai netinka šiuolaikiniam mokslui“, – įsitikinęs A. Bučinskas.