LITHUANIA – Trong các thiết bị hiện đại, như màn hình điện thoại hoặc cảm biến tiên tiến, ánh sáng thường được tạo ra bởi các cặp phân tử hữu cơ, trong đó một phân tử, được gọi là chất cho, truyền electron, và phân tử còn lại, được gọi là chất nhận, nhận electron. Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Công nghệ Kaunas (KTU), đã quan sát thấy sự phát quang của một phức hợp ở trạng thái bị kích thích được hình thành bởi hai phân tử cho.

Khám phá này mở ra những khả năng mới cho việc phát triển các thiết bị quang điện tử đơn giản hơn, hiệu quả hơn và bền vững hơn.

Tiến sĩ Juozas Gražulevičius, Giáo sư tại khoa công nghệ hóa học, đại học KTU, chia sẻ: “Đến nay, những tương tác như vậy được xem là bất khả thi. Khám phá này đối lập những nguyên tắc cơ bản đã được sử dụng, để hiểu cách thức hoạt động của vật liệu phát sáng và thúc đẩy chúng ta xem xét lại tiềm năng của các tương tác cho”.

Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của khám phá này là trong điốt phát quang hữu cơ (Oled – organic light-emitting diode). Công nghệ Oled được sử dụng trong các thiết bị hàng ngày như điện thoại, ti vi, đồng hồ thông minh và bảng điều khiển ô tô. So với đèn Led truyền thống, Oled có độ linh hoạt, màu sắc rực rỡ hơn, độ tương phản cao hơn và hiệu suất năng lượng cao hơn.

Tuy nhiên, thiết bị Oled thường được chế tạo từ các thành phần phức tạp hoặc chi phí cao, ví dụ như phức hợp kim loại – hữu cơ chứa iridi hoặc bạch kim. Để thiết bị Oled được sử dụng phổ biến, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các hợp chất hữu cơ thay thế. Nhóm nghiên cứu tại đại học KTU, hợp tác với các nhà khoa học Ukraine, không chỉ thiết kế các hợp chất hữu cơ mới phù hợp với công nghệ Oled mà còn tổng hợp thành công chúng. Khám phá của họ cho phép tạo ra các kiến ​​trúc Oled đơn giản hóa, trong đó tất cả các vật liệu hoạt động đều là hữu cơ, với các tương tác phân tử hiệu quả.

Ông Ehsan Ullah Rashid, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại đại học KTU, chia sẻ: “Khám phá của chúng tôi tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất các thiết bị Oled, điều này rất quan trọng đối với sự tiến bộ công nghệ và tính bền vững”.

Bên cạnh những ưu điểm kỹ thuật, các vật liệu này còn dễ tổng hợp, ổn định ở trạng thái rắn và không yêu cầu quy trình sản xuất phức tạp. Tính linh hoạt này không chỉ cho phép cải tiến công nghệ mà còn giúp ứng dụng nhanh hơn vào sản phẩm thực tế.

Đối lập với các quan điểm khoa học truyền thống
Sự phát quang của một phức hợp được hình thành bởi hai phân tử cho, là một hiện tượng mới trong khoa học. Tiến sĩ Gražulevičius đã nói rằng: “Một trong những yếu tố đáng chú ý của phát minh, là khám phá ra những cách thức mới mà các phân tử có thể hoạt động và phát sáng, không chỉ riêng lẻ mà còn trong những kết hợp với các phân tử tương tự. Điều này khác với các quan điểm khoa học truyền thống”.

Nghiên cứu của các nhà khoa học tại đại học KTU bao gồm thiết kế và tổng hợp một loạt các chất bán dẫn hữu cơ đa chức năng mới, được thiết kế riêng cho các hệ thống quang điện tử hữu cơ hiện đại.

Tiến sĩ Monika Čekavičiūtė, nhà khoa học đã phát triển và tổng hợp các hợp chất mới, chia sẻ: “Vật liệu của chúng tôi nổi bật nhờ tính đa chức năng, cấu trúc đơn giản và các đặc tính quang lý đặc biệt. Chúng có thể tạo thành hai loại phức hợp, điều này rất hiếm thấy đối với chất bán dẫn hữu cơ”.

Trong một trường hợp, tương tác với axit picric tạo ra một phức hợp không phát quang, trong khi ở trường hợp khác, hai phân tử cho tạo thành một exciplex phát quang (*).
(*) Exciplex (hay phức hợp kích thích): là một phức hợp được hình thành từ hai phân tử khác nhau, trong đó một phân tử ở trạng thái kích thích (cho) và phân tử kia ở trạng thái cơ bản (nhận).

Phức hợp này cho thấy hiện tượng ‘thermally activated delayed fluorescence’ – TADF (tạm dịch là ‘huỳnh quang trễ hoạt hóa nhiệt’), giúp tăng đáng kể hiệu suất công nghệ Oled mà không cần phụ thuộc vào các dẫn xuất kim loại nặng. Điều này cải thiện khả năng chuyển đổi điện năng thành ánh sáng, cho phép màn hình Oled và thiết bị chiếu sáng sáng hơn với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn.

Ông Ehsan Ullah Rashid, nghiên cứu sinh tiến sĩ đã nói rằng: “Không giống với nhiều chất phát quang hữu cơ khác có độ phát quang giảm khi các phân tử được xếp chặt, các phân tử chúng tôi tạo ra lại cho thấy hiệu ứng ngược lại – độ phát quang của chúng tăng lên. Hiện tượng này được gọi là phát xạ tăng cường kết tụ”.

Tính năng này không chỉ nâng cao hiệu suất và giảm mức tiêu thụ năng lượng mà còn cải thiện độ ổn định và tuổi thọ của thiết bị. Hơn nữa, các lớp vật liệu ít bị kết tinh hơn, giúp tăng độ bền của thiết bị mà không làm giảm hiệu suất.

Tiến sĩ Gražulevičius nói tiếp: “Trong nghiên cứu của chúng tôi, sự kết tụ phân tử, trước đây được xem là một vấn đề, giờ đây lại trở thành một lợi thế về mặt chức năng. Điều này thay đổi căn bản cách chúng ta tiếp cận việc sử dụng vật liệu hữu cơ trong quang điện tử”.

Để xem các tin bài khác về “Công nghệ Oled”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Electronics Online