في الآونة الأخيرة ، أظهر باحثون في مركز الفوتونات العضوية والأبحاث الإلكترونية في جامعة كيوشو في اليابان طريقة جديدة لتحسين كفاءة OLEDs عن طريق تقسيم الطاقة من exciton واحد إلى قسمين باستخدام الانشطار الدولة الواحدة ، والتي يمكن أن تحد من كفاءة الإنتاج من exciton OLED بأكثر من 100 ٪. إن exciton عبارة عن حزمة الطاقة في OLED ، والتي تتكون من شحنة موجبة على الجزيء ووصلة سالبة الشحنة. يمكن أن ينتج exciton فوتون بإطلاق الطاقة.
هناك شكلين من exciton ، وهما دولة واحدة وثلاثية الدولة. يستخدم الباحثون في مركز الضوئيات العضوية والإلكترونيات في جامعة كيوشو باليابان جزيئات يمكن أن تقبل ثلاثية exciton ، حيث طاقة exciton الثلاثي هي نصف الطاقة في exciton الدولة الواحدة ، والتغلب على الحد من أن كل زوج من الاتهامات يمكن أن تشكل فقط exciton واحد. يمكن لمركب واحد أن ينقل نصف طاقته إلى الجزيئات المجاورة مع الحفاظ على نصف طاقته.
هذه العملية الانشطارية ذات الحالة الواحدة يمكن أن تتسبب في استحداث حالة واحدة لإنتاج إثنين من الحالة الثلاثية ، ومن ثم نقل exciton الثلاثي إلى الفئة الثانية من الجزيئات التي يمكن أن تستخدم الطاقة لإصدار ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR). وقال البروفيسور هاجيمي ناكانوتاني: "باختصار ، نحن نستخدم الجزيئات كآلات تحويل للإكسيتون في OLED." آلة تحويل شبيهة بتحويل فاتورة بقيمة 10 دولارات إلى فاصلين بقيمة 5 دولارات والتي تحوّل هزاز عالي الطاقة إلى اثنين من الإثنيون منخفض السعر.
قام الباحثون بتقييم كفاءة عملية الانشطار ذات الحالة الواحدة من خلال مقارنة انبعاث NIR مع انبعاث الضوء المرئي الصغير من exciton الحالة المفردة المعرضة للعديد من المجالات المغناطيسية. من خلال التجارب ، أكد الباحثون أن الانشطار أحادي الحالة الذي تنتجه الدولة الثلاثية في طاقة Exciton من نقل الحالة الثلاثية المظلم بعد انبعاث Nir Electroluminescent ، كفاءة إنتاج exciton الكلي 100.8٪.
ويقول الباحثون إن أبحاثهم هي أول الأبحاث التي تستخدم الانشطار أحادي الحالة لتحسين كفاءة OLEDs ، على الرغم من أن الانشطار أحادي الحالة كان مستخدمًا من قبل في الخلايا الشمسية العضوية. وقال الفريق إن الكفاءة الكلية لاستخدام انشطار الدولة الواحدة ما زالت منخفضة نسبيًا ، نظرًا لأن تقليد انبعاث الأشعة تحت الحمراء بالقرب من الأشعة فوق البنفسجية غير فعال. ومع ذلك ، يوفر هذا النهج الجديد وسيلة لتحسين كفاءة وقوة OLED دون تغيير جزيء باعث.
لزيادة تحسين الكفاءة ، يبحث الباحثون عن طرق لتحسين الجسم الجزيئي للباعث نفسه. مع مزيد من التحسينات ، يأمل الفريق في زيادة كفاءة exciton إلى 125 ٪ ، وهو الحد التالي للباحثين ، لأن العمليات الكهربائية بشكل طبيعي تنتج 25 ٪ من exciton دولة واحدة و exciton دولة ثلاثية 75 ٪.
بمجرد أن حقق الفريق هذا الهدف ، بدأ الفريق في دراسة كيفية تحويل exciton الثلاثي إلى exciton دولة واحدة لتحقيق الكفاءة الكمية 200 ٪. وقال تشيهايا اداتشي مدير الاوبرا "ضوء الأشعة تحت الحمراء يلعب دورا رئيسيا في البيولوجيا والتطبيقات الطبية وتكنولوجيات الاتصال." والآن بعد أن فهمنا أنه يمكن استخدام الانشطار أحادي الحالة في OLEDs ، هناك طريقة جديدة للتغلب على تحديات إنتاج تقنية OLED عالية الكفاءة القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، وسوف يكون من العملي عمليًا في القريب العاجل.
تظهر التجارب أنه حتى في حالة الإثارة الكهربائية ، يمكن أيضًا استخدام exciton ذي الحالة الثلاثية الناتج عن الانشطار الأحادي الحالة كإلكتروليومية ، وبالتالي تحسين الكفاءة الكمية لـ OLED. يمكن أن يوفر الكهرومغناطيسي باستعمال الإنشطار الأحادي طريقةً لتطوير مصادر ضوضاء NIR عالية الكثافة ، وهو أمر مهم بشكل خاص في الاستشعار ، والاتصالات البصرية ، والتطبيقات الطبية.
