W elektronice od dawna prym wiodą nieorganiczne diody LED. Mimo, że sama technologia została opracowana dość dawno, dopiero kilka tat temu doczekaliśmy się tanich rozwiązań konsumenckich. Badania prowadzone przez prof. Przemysława Datę z Katedry Fizykochemii i Technologii Polimerów Politechniki Śląskiej rzucają nowe światło na technologię oledową jako następcę nieorganicznych urządzeń LED
Wyniki prac badawczych prowadzonych przez zespół prof. Przemysława Daty znajdą zastosowanie w urządzeniach elektronicznych, takich jak smartfony, telewizory czy po prostu oświetlenie. Będą jednak bazować na nowej technologii elektronicznych wyświetlaczy OLED, które już teraz wypierają obecnie stosowane diody ledowe i w najbliższej przyszłości staną się bezkonkurencyjne wobec swoich poprzedników.
Celem projektu pn.: „Nowe, wysokowydajne emitery TADF i RTP do organicznych diod elektroluminescencyjnych” z programu First Team 4/2017 współfinansowanego ze środków Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej jest opracowanie takich rozwiązań, które pozwolą w pełni kontrolować emisję światła.
Mimo, że projekt rozpoczął się raptem niecały rok temu, już w tej chwili naukowcy skupieni wokół prof. Przemysława Daty, który objął nad nim kierownictwo, opracowali w pełni organiczne emitery, które emitują światło poprzez zjawisko TADF, czyli termicznie aktywowaną opóźnioną fluorescencję oraz RTP, czyli fosforescencję w temperaturze pokojowej.
Główną inspiracją do podjęcia prac naukowych przez prof. Przemysława Datę na Politechnice Śląskiej było doświadczenie w zakresie emiterów TADF nabyte podczas stypendium podoktorskiego, ufundowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego na Uniwersytecie w Durham w Anglii oraz przełomowe rozwiązania opracowane przez naukowca w zakresie emiterów ekscypleksowych, TADF i fosforescencyjnych. Nowe podejście do tej materii postanowił rozwinąć i zaszczepić na gruncie nauki polskiej.
W zależności od tego, czy bierzemy pod uwagę emiter TADF czy RTP, mamy do czynienia z różnymi zakresami światła widzialnego, dzięki czemu w teorii, poprzez zastosowanie obu procesów emisyjnych można uzyskać światło białe przy wykorzystaniu tylko jednego związku chemicznego. Co więcej, w teorii oba procesy TADF i RTP pozwalają na wykorzystanie 100% stanów wzbudzonych w cząsteczce, co przekłada się na maksymalną wydajność urządzeń OLED i znacząco mniejsze zużycie energii w porównaniu z diodami LED.
– Sporym problemem okazał się fakt, że oba te procesy co prawda zachodzą w cząsteczce, lecz są wzajemnie przeciwstawne, a zatem nie mogą teoretycznie zachodzić równocześnie. Nam udało się jednak opracować takie cząsteczki, w których nie dość, że procesy mogą zachodzić równocześnie, to jeszcze jesteśmy w stanie w pełni kontrolować równowagę pomiędzy nimi – wyjaśnia prof. Przemysław Data.
Produktem finalnym projektu ma być stworzenie serii wydajnych organicznych diod elektroluminescencyjnych, które będą wykorzystywały oba procesy, a jednocześnie będzie się dało je kontrolować czynnikami zewnętrznymi, co wpłynie na zmianę barwy światła.
– Najważniejszy jest fakt, że już w tej chwili możemy mieć kontrolę nad tym, jakiego rodzaju światło uzyskamy, co ma olbrzymie znaczenie pod kątem wydajności układu. Ponadto możemy też tworzyć w takich układach emitery, które będą termoczułe, a zatem w zależności od temperatury otoczenia barwa emitowanego światła będzie się zmieniała. To oznacza, że nie będziemy już potrzebowali czujników temperatury, a światło samo nam powie, że temperatura w pomieszczeniu jest za wysoka – dodaje naukowiec.
Mimo niezwykle szerokiego zastosowania technologii w elektronice użytkowej prof. Przemysław Data już w tej chwili myśli o przyszłych, mniej rozpowszechnionych możliwościach jej użycia, które w związku z niezwykłą elastycznością bardzo szybko mogą zastąpić tradycyjne rozwiązania.
– Moim celem jest stworzenie na terenie Polski, a konkretnie Gliwic, dużego laboratorium elektroniki organicznej i nawiązanie współpracy z przemysłem. Sam temat jest niezwykle istotny z punktu widzenia postępu gospodarczego, zwłaszcza w dobie dyskusji o ekonomii energetycznej i racjonalizacji podejścia do źródeł energii – podkreśla badacz.
Rozwiązania opracowywane przez prof. Przemysława Datę są efektem wielu badań koordynowanych w ramach projektów europejskich, takich jak sieć badawcza EXCILIGHT czy sieć badawcza OCTA, gdzie wraz z badaczami z Narodowego Uniwersytetu Tajwańskiego i Uniwersytetu w Osace, grupa badawcza prof. Przemysława Daty wpływa na rozwój elektroniki organicznej. Sama technologia jest na tyle rewolucyjna i jednocześnie pionierska, że jej rozwojem są zainteresowane firmy z krajów takich jak Korea Południowa, Japonia czy Niemcy.
Joanna Gulewicz
Projekt „Novel, highly efficient TADF, RTP emitters for organic light emitting diodes” jest realizowany w ramach programu First TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej współfinansowanego ze środków UE pochodzących z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój