Nieuw onderzoek van wetenschappers van de Universiteit van Durham onthult een onverwachte weg naar helderdere, efficiëntere en stabielere blauwe organische lichtemitterende diodes (OLED's).

De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Photonics kan de volgende generatie energiebesparende displaytechnologieën mogelijk maken.

OLED-schermen, die in de meeste moderne smartphones en tv's worden gebruikt, zijn afhankelijk van de lichtemissie van gespecialiseerde organische moleculen.

Het verkrijgen van een stabiele, efficiënte blauwe emissie die geschikt is voor beeldschermen blijft een belangrijke uitdaging.

Nu hebben onderzoekers van Durham University een nieuwe ontwerpstrategie ontgrendeld met behulp van ‘hyperfluorescerende’ OLED’s, waarbij energie wordt overgedragen van een ‘sensibiliserend’ molecuul naar een afzonderlijk ‘emitter’-molecuul.

Verrassend genoeg ontdekte het team dat sensibiliserende moleculen die voorheen werden afgedaan als slechte emitters, feitelijk opmerkelijk goed presteren in hyperfluorescerende OLED's.

"We hebben een 'blinde vlek' ontdekt waarin materialen die door het conventionele denken over het hoofd worden gezien, zeer effectief kunnen worden als ze worden gebruikt als sensibilisatoren in hyperfluorescentie-OLED's", zegt Kleitos Stavrou van de Universiteit van Durham, hoofdauteur van het onderzoek.

In het bijzonder bleek het molecuul ACRSA de OLED-efficiëntie te verdrievoudigen bij gebruik als sensibilisator in hyperfluorescentie-OLED's.

De onderzoekers schrijven dit toe aan de rigide moleculaire structuur van ACRSA en de langlevende opgewonden toestanden.

Nog opvallender is dat met behulp van een groenachtige sensibilisator, zoals ACRSA, diepblauwe lichtemissie kan worden bereikt door de energie van ACRSA over te dragen naar een blauwe eindzender.

"Deze aanpak vermindert de excitonenergie in vergelijking met directe blauwe emissie in apparaten, waardoor stabielere, duurzamere blauwe OLED's mogelijk worden", zegt senior auteur van het onderzoek, professor Andrew Monkman van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Durham.

Over het geheel genomen biedt de strategie een nieuw moleculair ontwerpparadigma voor stabiele en zeer efficiënte beeldschermen.

"Onze bevindingen onthullen een onontgonnen terrein voor hyperfluorescerende OLED's die de materiaalkeuzes voor de volgende generatie beeldschermen die ook tot 30% minder elektriciteit zullen gebruiken aanzienlijk kunnen uitbreiden", aldus professor Monkman.

De onderzoekers zijn vervolgens van plan om samen met industriële partners hyperfluorescerende OLED's verder te ontwikkelen voor commerciële toepassingen.

Meer informatie: Belangrijkste vereisten voor ultra-efficiënte sensibilisatie in hyperfluorescentie-OLED's, natuurfotonica (2024). DOI:10.1038/s41566-024-01395-1

Journaalinformatie: Natuurfotonica

Aangeboden door Durham University