Μια νέα εύκαμπτη οργανική δίοδος εκπομπής φωτός (OLED) που παράγει ζεστό φως σαν κερί με σχεδόν καθόλου εκπομπές σε μπλε μήκη κύματος μπορεί να βρει θέση στον ευέλικτο φωτισμό και στις έξυπνες οθόνες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν τη νύχτα χωρίς να διαταράσσεται το βιολογικό ρολόι του σώματος. Η συσκευή, η οποία είναι μια βελτιωμένη έκδοση μιας που αναπτύχθηκε πρόσφατα από μια ομάδα ερευνητών από το Εθνικό Πανεπιστήμιο Tsing Hua στην Ταϊβάν, είναι κατασκευασμένη από ένα στρώμα που εκπέμπει φως σε ένα υπόστρωμα μαρμαρυγίας που είναι εντελώς απαλλαγμένο από πλαστικό.
Jwo-Huei Jou και Γινγκ-Χάο Τσου του Τμήματος Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών του Εθνικού Πανεπιστημίου Tsing Hua και οι συνεργάτες του κατοχύρωσαν πρόσφατα με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας OLEDS που παράγουν ζεστό, λευκό φως. Ωστόσο, αυτές οι προηγούμενες συσκευές εξακολουθούν να εκπέμπουν κάποιο ανεπιθύμητο μπλε φως, το οποίο μειώνει την παραγωγή της «ορμόνης του ύπνου» μελατονίνης και ως εκ τούτου μπορεί να διαταράξει τα πρότυπα ύπνου. Ένα άλλο ζήτημα είναι ότι αυτές οι OLED ήταν κατασκευασμένες από στερεά υλικά και επομένως δεν ήταν εύκαμπτες.
Μίκα, ένα φυσικό πολυεπίπεδο ορυκτό
Ένας τρόπος για να κάνετε τις OLED ευέλικτες είναι να τις επικολλήσετε σε ένα πλαστικό υπόστρωμα, αλλά τα περισσότερα πλαστικά δεν μπορούν να λυγιστούν επανειλημμένα – προϋπόθεση για ευέλικτες εφαρμογές στον πραγματικό κόσμο. Ο Jou, ο Chu και οι συνεργάτες του αποφάσισαν επομένως να διερευνήσουν τα υποστρώματα από μαρμαρυγία, ένα φυσικό ορυκτό με στρώματα που μπορεί να διασπαστεί σε εύκαμπτα, διαφανή φύλλα.
Οι ερευνητές ξεκίνησαν με την εναπόθεση ενός διαυγούς φιλμ οξειδίου του κασσιτέρου του ινδίου (ITO) σε ένα φύλλο μαρμαρυγίας ως άνοδο του LED. Στη συνέχεια αναμείξανε ένα φωταυγές υλικό, Ν,Ν'-δικαρβαζόλη-1,1'-διφαινύλιο, με κόκκινες και κίτρινες φωσφορίζουσες βαφές για την κατασκευή του στρώματος εκπομπής φωτός της συσκευής. Στη συνέχεια, τοποθέτησαν αυτό το στρώμα μεταξύ ηλεκτρικά αγώγιμων διαλυμάτων με την άνοδο στη μία πλευρά και ένα στρώμα αλουμινίου στην άλλη για να δημιουργήσουν ένα εύκαμπτο OLED.
Οι δοκιμές έδειξαν ότι όταν επικαλύπτεται με διαφανή αγωγό, το υπόστρωμα μαρμαρυγίας είναι ανθεκτικό σε καμπυλότητες κάμψης 1/5 mm-1 – υψηλό ρεκόρ – και 50 000 κύκλοι κάμψης σε ακτίνα κάμψης 7.5 mm. Η OLED είναι επίσης πολύ ανθεκτική στην υγρασία και το οξυγόνο και έχει διάρκεια ζωής που αντιστοιχεί στο 83% των παρόμοιων συσκευών σε γυαλί.
«Ρομαντικό» φως
Η νέα συσκευή εκπέμπει έντονο, ζεστό φως με την εφαρμογή σταθερού ρεύματος. Αυτό το φως περιέχει ακόμη λιγότερο φως μπλε μήκους κύματος από το φυσικό φως των κεριών, αναφέρουν οι Jou και Chu, που σημαίνει ότι το όριο έκθεσης για τον άνθρωπο είναι 47 δευτερόλεπτα σε σύγκριση με μόλις 000 δευτερόλεπτα για ένα αντίστοιχο κρύο-λευκό, σύμφωνα με τους υπολογισμούς της ομάδας. Αυτό σημαίνει ότι ένα άτομο που εκτίθεται στο OLED για 320 ώρα θα έβλεπε την παραγωγή μελατονίνης του να καταστέλλεται κατά περίπου 1.5%, σε σύγκριση με 1.6% για έναν συμπαγή λαμπτήρα φθορισμού ψυχρού λευκού κατά την ίδια περίοδο.
Οι παχιές OLED μπορούν επίσης να έχουν υψηλή απόδοση εκπομπής φωτός
«Έχουμε κατασκευάσει μια OLED που εκπέμπει ένα ψυχολογικά ζεστό αλλά σωματικά δροσερό, χωρίς καψίματα ρομαντικό φως σαν κερί σε ένα εύκαμπτο υπόστρωμα μαρμαρυγίας χρησιμοποιώντας την πατενταρισμένη τεχνολογία OLED με φως κεριών», λέει ο Jou. Κόσμος Φυσικής. «Αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να προσφέρει στους σχεδιαστές και στους καλλιτέχνες μεγαλύτερη ελευθερία στο σχεδιασμό συστημάτων μεταβλητού φωτισμού που ταιριάζουν σε διαφορετικούς χώρους, χάρη στην ευελιξία τους».
Οι ερευνητές ελπίζουν τώρα να κάνουν τις OLED τους εντελώς διαφανείς. «Όταν ανάβουν, αυτές οι OLED φως των κεριών θα μπορούσαν να φαίνονται και από τις δύο πλευρές», λέει ο Chu.
Η παρούσα εργασία περιγράφεται αναλυτικά στο Εφαρμοσμένα Ηλεκτρονικά Υλικά ACS.
