الرئيسية - المساحة الإخبارية - نحو إلكترونيات أكثر كفاءة: تقدم كبير في الثنائيات العضوية الباعثة للضوء الأزرق

نحو إلكترونيات أكثر كفاءة: تقدم كبير في الثنائيات العضوية الباعثة للضوء الأزرق

في خطوة من أجل زيادة عُمر بطاريات الهواتف الذكية وتقليل إستهلاك الطاقة في التلفزيونات ذات الشاشة الكبيرة، قام باحثون في جامعة ميتيشغان بإطالة عمر دايود عضوي باعث للضوء الأزرق 10 مرات أكثر من عُمره الأصلي.

الثنائيات الباعثة للضوء العُضوية OLED الزرقاء هي إحدى الألوان الثلاثة المستخدمة في شاشات الـ OLED، مثل شاشات الهواتف الذكية وشاشات التلفزيونات المُتطورة. هذا التّحسن يعني أن كفاءة الـ OLEDs الزرقاء في هذه الأجهزة من المُمكن أن تقفز من 5% إلى 20% أو أفضل في المستقبل القريب.

تُعتبر الثنائيات العضوية الباعثة للضوء OLEDs من أحدث التقنيات وأفضلها لشاشات التلفزيون، حيث تسمح للشاشات بأن تكون رقيقةً للغاية ومنحنية مع انخفاضٍ للتشويش الناتج عن الأشياء المُتحركة، كما أنها تمتلك مجال أعرض لزوايا الرؤية. في شاشات نظام الـ “RGB” هذه، كل عنصر صورة – بكسل – يحتوي على نماذج حمراء وخضراء وزرقاء تُشع بدرجاتٍ مُختلفة نسبياً من السطوع وذلك لإنتاج اللون المطلوب. ولكن لم يتم تصنيع كل ثنائيات OLED بشكلٍ متساوي، فثنائيات الـ OLEDs الفسفورية المَعروفة بـ PHOLEDs تُنتج الضوء من خلال آليةٍ أكثر كفاءة بأربع مرات من ثنائيات OLED المُشعة التقليدية. الثنائيات العضوية الفوسفورية ذات اللون الأخضر والأحمر تستخدم بشكلٍ فعلي في الشاشات التلفزيونية الحديثة، وأيضاً في هواتف سامسونغ و LG الذكية. بالنسبة للثنائيات العضوية الزرقاء، فإنها لا تزال من النمط التألقي Fluorescent، ولم يتم تصنيعها بشكلٍ فوسفوري.

يقول ستيفن فورست البروفيسور في علوم الهندسة :”إن إمتلاك بكسل فسفوري أزرق يُعتبر تحدياً مهماً، ولكنها لا تدوم لفترةٍ طويلة.” قام فورست وزملاؤه بإظهار أول PHOLED عام 1998 وأول PHOLED أزرق في 2001.

الآن و مع هذه النتائج الجديدة، يأمل فورست و فريقه بتغيراتٍ جديدة. الـ OLEDs الزرقاء ذات الكفاءة العالية سوف تُقلل من استهلاك الطاقة في التلفزيونات ذات الشاشة الكبيرة وتطيل من عمر بطاريات الهواتف الذكية بشكلٍ ملحوظ. إن التّحسن الذي سيطرأ على مدة حياة هذه العناصر سيُساعد أيضاً على منع اعتام اللون الأزرق بالنسبة للأحمر والأخضر. يقول فورست :”في الشاشة، سوف يكون الأمر ملحوظ جداً للعين.”

قام فورست وبالتعاون مع باحثين من شركة Universal Display Corp في عام 2008 بإقتراح يُفسر قِصَر حياة الـ PHOLEDs الزرقاء. أظهر الفريق أن الطاقة العالية اللازمة لإنتاج ضوءٍ أزرق تكون الأكثر ضرراً عند رفع السطوع إلى الدرجات المطلوبة للشاشات أو الإضاءة. وذلك لأن تركيز الطاقة على جُزيء واحد من المُمكن أن يتحد مع أخر بجواره، و بالتالي فإن مجموع الطاقة سيكون عالياً بما يكفي لكسر أحد هذه الجزيئات. يعتبر هذا الأمر أقل تأثيراً في الـ PHOLEDs الحمراء والخضراء لأنها تحتاج لطاقة أقل من أجل أن تبعث هذه الألوان.

يقول ييفان زانغ، أحد الطلاب الخريجين من مجموعة فورست وأحد المشاركين بالبحث الجديد:” أظهرت التّجارب المبكرة سبب قِصَر مدة حياة الـ PHOLED الزرقاء، ولكنها لم تُقدّم إستراتيجيةً فعالة لزيادة مُدة حياتها. نحن حاولنا أن نستخدم هذا الفهم لسبب القصور لتصميم نوعٍ جديد من الـ PHOLED الزرقاء.”

الحل كما وضحه زانغ وجاي سانغ لي، طالب دكتوراة في مجموعة فورست، هو نشر وتوزيع الطاقة المُنِتجة للضوء بحيث تقل احتمالية تعرض الجزيئات إلى الطاقة التي تؤدي إلى تحطيمها.

تتكون PHOLEDs الزرقاء من شريطٍ رقيق من مادة مُشعة للضوء مُحاطة بطبقةٍ موصلة (ناقلة) على الجهتين، واحدة للإلكترونات والأخرى للفجوات، وهي الفراغات المَشحونة بشحنةٍ مُوجبة بحيث تُمثّل غياب الإلكترون فيها. ينتج الضوء عندما تلتقي الإلكترونات والفجوات في الجُزيئات التي تشع الضوء. إذا كانت الجُزيئات المشعة للضوء مُوزعة بانتظام، فإن أزواج الإلكترونات والفجوات تميل لأن تتراكم قُرب الطبقة المُوصلة للإلكترون، مما يسبب نقلاً مُدمراً للطاقة. قام الفريق بدلاً من ذلك بترتيب الجُزيئات بحيث تتركز بالقرب من الطبقة المُوصلة للفجوات ويتضاءل تركيزها من جهة الطبقة الموصلة للإلكترون. هذا أدى إلى انتشار الإلكترونات في المادة وبالتالي إلى توزيع الطاقة بشكلٍ أكبر.

أدى الترتيب الجديد لوحده بإطالة مدى عمر الـ PHOLED الأزرق ثلاث مرات، وبعد ذلك قام الفريق بتقسم تصميمهم إلى طبقتين وبالتالي التقليل من تركيز الجزيئات الباعثة للضوء في كل طبقة. هذا الترتيب أدى إلى زيادة مدى عمر الـ PHOLED عشرة أضعاف. تقول جولي براون نائبة الرئيس والمديرة الفنية لـ Universal Display :” برامج البحث الخاصة بجامعتنا تُعتبر عاملاً قوياً ضمن جهودنا لحل القضايا الحَرجة الخاصة بالـ OLED وتسريع نمو صناعة الشاشات والإضاءة. هذه النتيجة المُشجّعة من فريق البروفيسور فورست تُعتبر خطوةً مهمة نحو حل تجاري متكامل لـ phosphorescent RGB.”

ترجمة وإعداد: Asma m. Massad

المصدر: موقع Phys.org

عن ماريو رحال

ماريو رحال
مهندس طبي ومدون تقني. مدير موقع عالم الإلكترون.

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

x

‎قد يُعجبك أيضاً

تعاون بين غوغل وديزني لإنتاج كرتون بين المجرات لإلهام الأطفال أن يهتموا بالبرمجة

لا يمكن أن يكون التعليم هو مجرد تلقين بسيط للمعلومات ضمن صفٍ مدرسي، وبفضل التقنيات ...