Открытие может быть полезно для различных технологических приложений:
* более энергоэффективных OLED-дисплеев;
* оптической передачи информации.
Описание результатов опубликовано в журнале Nature Photonics.
Обычно хиральность циркулярно поляризованного света от светодиодов контролируется путём выбора определённой зеркально отражённой формы светоизлучающей молекулы в устройстве. Эти зеркально отражённые формы называются левыми или правыми, или хиральными. Их можно представить себе как выбор того, в какую сторону закручен штопор — влево или вправо.
Хиральность молекулы определяет хиральность излучаемого света. Для этого необходим доступ к обеим зеркально отражённым формам молекулы, которые сложны и дороги в изготовлении.
Команда из Оксфордского университета впервые показала, что обе левые и правые формы циркулярно поляризованного света могут быть получены с помощью одной зеркально отражённой формы молекулы в OLED.
Исследователям удалось электрически переключить хиральность излучаемого света, не меняя сам материал. Они достигли этого, разработав излучающие материалы, которые демонстрируют необычные эффекты в отношении циркулярно поляризованного света, а также тщательно контролируя процесс рекомбинации электронных зарядов внутри устройства.
В зависимости от того, сбалансирован ли перенос заряда или нет, устройство производит ту или иную зеркально отражённую форму циркулярно поляризованного света. Ключевым моментом в этом неожиданном результате является использование в устройстве органического полимерного излучающего материала, который самоорганизуется в сильно закрученную структуру.
Контроль поляризации света представляет особый интерес для современных и будущих технологий, включая маломощные дисплеи, зашифрованную связь и высокопроизводительные квантовые приложения.
«Добавление циркулярной поляризации позволяет кодировать дополнительную информацию в световом сигнале», — объясняет профессор Мэттью Фухтер (кафедра химии, Оксфордский университет), ведущий автор исследования. «Вместо того чтобы ваш сигнал был просто «включён» или «выключен», он может быть дополнительно «включён-и-левый» или «включён-и-правый».
Предыдущие методы контроля циркулярной поляризации света в OLED основывались на разделении различных хиральных форм одной и той же молекулы. Этот процесс трудоёмкий, дорогой и плохо масштабируемый. Новый подход обеспечивает парадигмальный сдвиг в создании циркулярно поляризованных светодиодов с управляемой циркулярной поляризацией.
Исследование демонстрирует новые фундаментальные связи между хиральностью молекул и хиральностью света, обычно называемой оптической активностью.
Команда надеется, что это фундаментальное понимание физики хиральных органических материалов откроет путь к новым приложениям в таких областях, как современные дисплеи, системы безопасной связи и квантовые технологии.
Предоставлено Оксфордским университетом.