Ніхто не знає чому, але найважливіші біологічні молекули повертають світло наліво – це називається хіральність. Дослідники з Кембриджського університету і Технологічного університету Ейндховена використали так звані хіральні напівпровідники для поліпшення екранів. Цей прорив в області OLED-пікселів може зробити телевізори, телефони, годинники та багато іншого набагато більш енергоефективними і більш яскравими.
Дослідження показує, що хіральні напівпровідники можуть забезпечувати видатну яскравість і ефективність, і це може мати дійсно велике значення для будь-якого пристрою з дисплеєм, від самих маленьких смарт-годинників до самого масивного OLED-телевізора.
Однією з найбільших втрат енергії в екранах є використання поляризаційних шарів. В OLED-телевізорах ці шари зазвичай використовуються для зменшення витоку світла і забезпечення високої контрастності, якою славиться дана технологія. Але цей процес фільтрації поглинає багато світла – компанія American Polarizers Inc стверджує, що будь-який поляризатор поглинає більше 50% світла, що проходить через поляризатор. Це велика втрата енергії.
Нова технологія на базі хіральних напівпровідників відрізняється тим, що виконує поляризацію іншим чином.
Розроблений дослідниками хіральний напівпровідник випромінює світло з круговою поляризацією, який несе інформацію про «ліворукість» електронів. Там, де звичайні кремнієві напівпровідники симетричні, хіральні молекули розташовані ліворуч або праворуч і віддзеркалюють один одного. Найвідоміший приклад хіральних молекул – ДНК, де її частини утворюють подвійну спіраль, яку ми так добре знаємо.
Створення хіральних напівпровідників виявилося дуже складною справою, але дослідники знайшли спосіб. Черпаючи натхнення в природі, дослідники створили правосторонні і лівосторонні спіральні колонки з стеків напівпровідникових молекул. І ці колонки могли б революціонізувати кращі OLED-телевізори, кращі розумні годинники і все, що між ними.
За словами професора Річарда Френда з Кембриджського університету, який керував дослідженням, на відміну від жорстких неорганічних напівпровідників, молекулярні матеріали володіють неймовірною гнучкістю, що дозволяє нам створювати абсолютно нові структури, такі як хіральні світлодіоди. Це все одно що працювати з набором Lego будь-якої форми, яку ви тільки можете собі уявити, а не просто з прямокутними цеглинками.
Створений командою напівпровідник заснований на матеріалі, відомому як триазатруксен, або скорочено ТАТ. Він самоорганізується в спіраль, і електрони можуть рухатися по цій спіралі. Університет описує його як подобу гвинта.
Ці структури можуть бути вбудовані в OLED-панелі, як пояснює Ритупарно Чоудхурі, співавтор дослідження з Кембриджської Кавендишській лабораторії. “Ми суттєво переробили стандартний рецепт виготовлення OLED-дисплеїв, подібних тим, що використовуються в наших смартфонах, що дозволяє нам утримувати хіральну структуру всередині стабільної некристалізуючої матриці”.
Світлодіоди з круговою поляризацією продемонстрували рекордну ефективність, яскравість і поляризацію, що робить їх кращими в своєму роді, кажуть у Технологічному університеті Ейндховена.
До появи цієї технології в кращих телевізорах ще роки. Але це великий прорив, який за даними Технологічного університету Ейндховена, це також має велике значення для квантових обчислень і того, що відомо як “спінтроніка” – область досліджень, яка використовує обертання електронів для зберігання і обробки інформації. Це може привести до створення більш швидких комп’ютерів.
