לאחרונה, חוקרים במרכז אורגני Photonics ומחקר אלקטרוני באוניברסיטת קיושו ביפן הראה דרך חדשה כדי לשפר את היעילות של OLEDs על ידי פיצול האנרגיה של אחד Exciton לשני חלקים באמצעות ביקוע המדינה אחת, אשר יכול להגביל את יעילות הייצור של OLED אקסיטון על ידי יותר מ -100%. אקסיטון הוא צרור האנרגיה של OLED, אשר נוצר על ידי חיוב חיובי על המולקולה וחיבור טעונה שלילית. אקסיטון יכול לייצר פוטון על ידי שחרור אנרגיה.
ישנן שתי צורות של אקסיטון, כלומר מדינה אחת ושלוש. חוקרי המרכז לפוטוניקה אורגנית ואלקטרוניקה באוניברסיטת קיושו, יפן, משתמשים במולקולות שיכולות לקבל אקסיטון משולש, שבו האנרגיה של האקסיטון המשולש היא מחצית האנרגיה של אקסיטון של מדינה אחת, המתגברת על המגבלה שכל זוג מטענים יכול רק ליצור אקסיטון אחד. אקסיטון יחיד יכול להעביר חצי מהאנרגיה שלו למולקולות השכנות תוך שמירה על מחצית האנרגיה.
תהליך הביקוע החד-מצבי הזה יכול לגרום לאקסיטון של מדינה אחת לייצר שני אקסיטונים תלת-ממדיים, ולאחר מכן להעביר את ה- triplet-Exciton למחלקה השנייה של מולקולות שיכולות להשתמש באנרגיה כדי לפלוט אור אינפרא אדום הקרוב (NIR). פרופ 'Hajime Nakanotani אמר: "בקיצור, אנו משתמשים במולקולות כמו מכונות טרנספורמציה עבור אקסיטון ב OLED." מכונת המרה דומה להמרה של שטר של 10 דולר לשתי שטרות של 5 דולר הממיר ויברטור אנרגיה גבוהה יקר לתוך שני במחיר נמוך אקסיטון אנרגיה נמוכה.
החוקרים העריכו את היעילות של תהליך הביקוע של מדינה אחת על ידי השוואת פליטת ה- NIR עם פליטת האור הזעירה הנראית מאקסיטון המדינה היחידה שנותרה לשדות מגנטיים שונים. באמצעות ניסויים, החוקרים אישרו כי ביקוע מדינה אחת המיוצר על ידי המדינה לשלוש באקסיטון אנרגיה מן המשולש כהה המדינה העברת לאחר פליטת ניר Electroluminescent, יעילות הייצור הכולל exciton של 100.8%.
לדברי החוקרים, המחקר שלהם הוא הראשון להשתמש ביקוע המדינה אחת כדי לשפר את היעילות של OLEDs, אם כי ביקוע מדינה אחת שימש בעבר תאים סולריים אורגניים. הצוות אמר כי היעילות הכוללת של שימוש בבקעת מדינה אחת עדיין נמוכה יחסית, שכן מסורת הפליטות הקרובה לאינפרה-אדום של פולט אורגני אינה יעילה. עם זאת, גישה חדשה זו מספקת דרך לשפר את היעילות ואת הכוח של OLED מבלי לשנות את מולקולת פולט.
כדי לשפר את היעילות, החוקרים מחפשים דרכים לשפר את הגוף המולקולרי של emitter עצמו. עם שיפורים נוספים, הקבוצה מקווה להגדיל את היעילות של אקסיטון ל 125%, המהווה את המגבלה הבאה לחוקרים, שכן פעולות חשמל באופן טבעי לייצר 25% אקסיטון המדינה אחת ו -75% טריפל מצב אקסיטון.
לאחר שהצוות השיג מטרה זו, הצוות החל ללמוד כיצד להמיר את האקסיטון לשלוש למצב אקסיטון יחיד, כדי להשיג יעילות קוונטית של 200%. "אור אינפרה-אדום קרוב ממלא תפקיד מפתח בביולוגיה, ביישומים רפואיים ובטכנולוגיות תקשורת", אמר צ'יאיה אדצ'י, מנהל האופרה. עכשיו שאנחנו מבינים כי ביקוע מדינה אחת ניתן להשתמש OLEDs, יש דרך חדשה להתגבר על האתגרים של ייצור יעיל מאוד ליד OLED קרוב אינפרא אדום, וזה יהיה בקרוב שימושי לשימוש.
" הניסויים מראים כי אפילו תחת עירור חשמלי, אקסיטון המדינה משולש המיוצר על ידי ביקוע המדינה אחת יכול לשמש גם electroluminescence, ובכך לשפר את היעילות הקוונטית של OLED. Electroluminescence באמצעות יחיד ביקוע המדינה יכול לספק דרך לפתח בעוצמה גבוהה NIR מקורות אור, אשר חשוב במיוחד חישה, תקשורת אופטית, ויישומים רפואיים.
