PHÁT HIỆN MỚI TRONG CÔNG NGHỆ HIỂN THỊ MÀN HÌNH

PHÁT HIỆN MỚI TRONG CÔNG NGHỆ HIỂN THỊ MÀN HÌNH

PHÁT HIỆN MỚI TRONG CÔNG NGHỆ HIỂN THỊ MÀN HÌNH

08:30 - 16/12/2024

Việc phủ một lớp vật liệu hữu cơ lên ​​trên vật liệu 2D giúp phát ra ánh sáng lân quang nhanh, ổn định mà không cần sử dụng kim loại nặng tốn kém và nguy hiểm.

 

SỬ DỤNG SÓNG TERAHERTZ CHO MẠNG 6G AN TOÀN VÀ ỔN ĐỊNH
MÔ HÌNH DEEPSEEK R1 MỚI RA MẮT GÂY CHẤN ĐỘNG THỊ TRƯỜNG AI
ĐIỂM LẠI CÁC HOẠT ĐỘNG TIÊU BIỂU CỦA VUSTA NĂM 2024
MÔ HÌNH AI MỚI “TABPFN” CHO DỮ LIỆU DẠNG BẢNG NHỎ
TIẾP TỤC ĐỔI MỚI NÂNG CAO HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC TỔ CHỨC KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Màn hình TV, điện thoại thông minh hoặc các loại màn hình khác có thể được tạo ra bằng một loại vật liệu LED hữu cơ mới do một nhóm nghiên cứu đồng dẫn đầu bởi các kỹ sư của Đại học Michigan (UM). Vật liệu này duy trì màu sắc và độ tương phản sắc nét trong khi thay thế kim loại nặng bằng vật liệu lai mới.

Các thiết bị OLED hiện có trên thị trường bao gồm những thành phần kim loại nặng như iridium và platinum, giúp cải thiện hiệu suất, độ sáng và dải màu của màn hình. Nhưng chúng có nhược điểm là chi phí cao hơn đáng kể, tuổi thọ thiết bị ngắn hơn và tăng nguy cơ gây hại cho sức khỏe và môi trường.

Trong OLED, phát xạ ánh sáng thông qua quá trình phát quang tiết kiệm năng lượng hơn được ưa chuộng hơn huỳnh quang, nhưng quá trình phát quang diễn ra chậm hơn, mất vài mili giây hoặc lâu hơn nếu không có thành phần kim loại nặng. Việc tăng tốc độ phát quang đến micro giây là cần thiết để bắt kịp màn hình hiện đại hoạt động ở tốc độ 120 khung hình mỗi giây mà không tạo ra hình ảnh “bóng ma” kéo dài. Đây là vai trò quan trọng của kim loại nặng.

Jinsang Kim, giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật tại UM và là đồng tác giả liên hệ của nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications, cho biết: “Chúng tôi đã tìm ra cách tạo ra một phân tử hữu cơ phát quang có thể phát ra ánh sáng ở thang đo micro giây mà không cần đưa kim loại nặng vào cấu trúc phân tử”.

Sự khác biệt về tốc độ giữa huỳnh quang và lân quang được thúc đẩy bởi những gì xảy ra sau khi các electron từ dòng điện chạy qua vật liệu OLED trượt vào mức năng lượng cao trong các quỹ đạo electron khả dụng của phân tử, được gọi là trạng thái kích thích - giống như nhảy lên một bậc thang. Trong huỳnh quang, chúng có thể ngay lập tức giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng, nhảy trở lại trạng thái cơ bản. Nhưng trong lân quang, trước tiên chúng phải thực hiện chuyển đổi.

Sự chuyển đổi liên quan đến spin của electron. Mỗi electron có một đối tác ở trạng thái cơ bản của nó, và một quy tắc cơ học lượng tử (Nguyên lý loại trừ Pauli) yêu cầu chúng quay theo hướng ngược nhau. Nhưng khi một electron trượt vào bậc cao hơn đó, nó có thể quay theo cả hai hướng vì mỗi electron giờ đây ở một mình trong quỹ đạo của nó. Nó chỉ duy trì đối diện với đối tác của nó một phần tư thời gian, và đây là trường hợp dẫn đến huỳnh quang.

Phát quang hiệu quả hơn gấp ba lần vì nó cũng khai thác 75% electron bị kích thích còn lại, nhưng đòi hỏi electron phải đảo chiều spin trước khi nó có thể quay trở lại. Trong các vật liệu phát quang thông thường, hạt nhân nguyên tử lớn của kim loại nặng tạo ra một từ trường buộc electron bị kích thích cùng hướng spin phải quay nhanh, dẫn đến phát xạ ánh sáng nhanh hơn khi nó trở về trạng thái cơ bản.

Vật liệu mới đặt một lớp molypden và lưu huỳnh 2D gần một lớp mỏng tương tự của vật liệu phát sáng hữu cơ, đạt được hiệu ứng tương tự bằng khoảng cách vật lý mà không cần bất kỳ liên kết hóa học nào. Cấu trúc lai này tăng tốc độ phát sáng lên 1.000 lần, đạt tốc độ đủ nhanh cho màn hình hiện đại.

Phát xạ ánh sáng xảy ra hoàn toàn bên trong vật liệu hữu cơ mà không có liên kết phối tử kim loại-hữu cơ yếu, giúp vật liệu tồn tại lâu hơn. OLED phát quang dựa vào kim loại nặng cũng sử dụng kim loại để giúp tạo ra màu sắc và liên kết hóa học yếu hơn giữa kim loại với vật liệu hữu cơ có thể bị phá vỡ khi hai electron bị kích thích tiếp xúc, làm mờ điểm ảnh.

Hiện tượng cháy điểm ảnh là một vấn đề đặc biệt đối với ánh sáng xanh năng lượng cao vẫn chưa được giải quyết, nhưng nhóm nghiên cứu hy vọng phương pháp thiết kế mới của họ có thể giúp hướng tới các điểm ảnh phát quang màu xanh ổn định. Các OLED hiện tại sử dụng điểm ảnh phát quang màu đỏ và xanh lá cây và điểm ảnh màu xanh huỳnh quang, tránh hiện tượng cháy điểm ảnh màu xanh với nhược điểm là hiệu suất năng lượng thấp hơn. Chi tiết tham khảo tại:

Jinho Choi, Healin Im, Jung-Moo Heo, Do Wan Kim, Hanjie Jiang, Alexander Stark, Wenhao Shao, Paul M. Zimmerman, Gi Wan Jeon, Jae-Won Jang, Euy Heon Hwang, Sunkook Kim, Dong Hyuk Park, Jinsang Kim. Microsecond triplet emission from organic chromophore-transition metal dichalcogenide hybrids via through-space spin orbit proximity effect. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-51501-8