Nylig viste forskere ved Senter for organisk fotonikk og elektronisk forskning ved Kyushu-universitetet i Japan en ny måte å forbedre effektiviteten av OLEDer ved å splitte energien fra en exciton i to deler ved hjelp av en-fisjon, noe som kunne begrense produksjonseffektiviteten til OLED exciton med mer enn 100%. Excitonen er energiknippen i OLED, som dannes av en positiv ladning på molekylet og en negativt ladet forbindelse. En exciton kan produsere en foton ved å frigjøre energi.
Det er to former for exciton, nemlig single state og triple state. Forskerne ved Senter for organisk fotonikk og elektronikk ved Kyushu University, Japan, bruker molekyler som kan akseptere trippel Exciton, hvor energien til tripleten exciton er halvparten av energien til en single-state exciton, overvinne begrensningen at hvert par avgifter kan bare danne en exciton. En enkelt exciton kan overføre halvparten av sin energi til nærliggende molekyler, samtidig som den beholder halvparten av sin energi.
Denne single-state fission prosessen kan forårsake en enkelt-state exciton å produsere to triple-state exciton, og deretter overføre triplet-Exciton til den andre klassen av molekyler som kan bruke energi til å avgi nær infrarødt (NIR) lys. Professor Hajime Nakanotani sa: "Kort sagt, vi bruker molekyler som transformasjonsmaskiner for exciton i OLED." En konverteringsmaskin som ligner på å konvertere en $ 10 regning til to 5 dollar regninger som konverterer en dyr høy energi vibrator til to halv pris lav energi exciton.
Forskerne evaluerte effektiviteten av en enkelt-statlig fisjonsprosess ved å sammenligne NIR-utslippet med den lille synlige lysemisjonen fra gjenværende single-state exciton eksponert for forskjellige magnetfelt. Gjennom eksperimenter bekreftet forskerne at den enkeltstående fisjonen som ble produsert av trippelstaten i Exciton-energien fra den mørke tripletstaten, overføres etter utslipp av Nir Electroluminescent, total exciton-produksjonseffektivitet på 100,8%.
Forskerne sier at deres forskning er den første som bruker single-state fisjon for å forbedre effektiviteten til OLED, selv om single state fisjonen tidligere ble brukt i organiske solceller. Teamet sa at den totale effektiviteten ved bruk av single-state fisjon fortsatt er relativt lav, da den organiske utslippers nær-infrarøde utslippstradisjon er ineffektiv. Likevel gir denne nye tilnærmingen en måte å forbedre effektiviteten og styrken til OLED uten å endre emittermolekylet.
For å øke effektiviteten, ser forskerne på måter å forbedre emitterens molekylære kropp. Med ytterligere forbedringer håper teamet å øke effektiviteten til excitonen til 125%, som er neste begrensning for forskere, siden elektriske operasjoner naturlig produserer 25% av single state exciton og 75% Triple-state exciton.
Når laget oppnådde dette målet, begynte teamet å studere hvordan man konverterer triplet excitonen til en single-state exciton for å oppnå 200% kvant effektivitet. "Nærinfrarødt lys spiller en nøkkelrolle i biologi, medisinske applikasjoner og kommunikasjonsteknologi," sa Chihaya Adachi, operatør av opera. Nå som vi forstår at single-state fisjon kan brukes i OLEDer, er det en ny måte å overvinne utfordringene ved å produsere svært effektiv nærinfrarød OLED, og det vil snart være praktisk å bruke.
" Eksperimentene viser at selv under elektrisk eksitasjon kan triple-state exciton produsert ved single-state fission også brukes som elektroluminescens, og dermed forbedre kvanteffektiviteten til OLED. Elektroluminescens ved bruk av single-state fisjon kan gi en måte å utvikle NIR-lyskilder med høy intensitet, noe som er spesielt viktig for sensing, optisk kommunikasjon og medisinske applikasjoner.
