Формирование будущего дисплеев: устройство на основе глины интегрирует излучение света и управление цветом

Электрохимические стимулы, чувствительные к материалам, привлекают больше внимания в мире технологий дисплея. Основываясь на внешних стимулах, таких как низкое напряжение, эти материалы могут мгновенно подвергаться электрохимическим реакциям.

Эти электрохимические реакции могут привести к производству различных цветов, улучшая варианты отображения. Электрохимическая система состоит из электродов и электролитов. Комбинирование люминесцентных и окрашенных молекул на электродах вместо электролита может обеспечить более высокую эффективность и стабильность для отображений.

С этой целью исследовательская группа из Японии использовала глиняные мембраны для эффективной интеграции молекул окраски и люминесценции. Их инновационное электрохимическое устройство с двумя режимами объединяет возможность излучать свет и изменять цвет, предлагая высокоадавируемое и энергоэффективное решение для современных дисплеев.

Опубликовано в Журнал материалов химия c 18 ноября 2024 года в этом исследовании подчеркивается уникальный потенциал сочетания передовых материалов с практическими приложениями. Исследование проводилось профессорами Норихиса Кобаяши и Казуки Накамура, а также соавтором г-жи Ронг Цао и г-на Нато Кобаяши, все из аспирантуры науки и инженерии, Университет Чиба, Япония.

«Наш подход вводит концепцию, изменяющую игру, в дизайне дисплея с двумя режимами, объединяя люминесценцию и окраску в одном устройстве. Это повышение не только повышает производительность, но и расширяет универсальность дисплеев в разных средах»,-говорит проф. Кобаяши.

Устройство использует многослойное глинистое соединение, называемое смектитом, известный своей ионной обменной способностью и сильными адсорбционными свойствами. Эта глиняная матрица используется для стабилизации и повышения производительности двух ключевых компонентов: комплексов Europium (III) (или EU (III)), которые обеспечивают яркую светильство и гептил Viologen (HV²⁺) Производные, которые позволяют поразить изменения цвета. Вместе эти материалы создают гибридное решение, которое поддерживает синхронизированную электрохимическую модуляцию света и цвета.

Команда объединила ЕС (III), гексафторуацетилацетон (HFA-H₂) и оксид трифенилфосфина (TPPO) для создания комплекса.

Затем они построили устройство, применяя гибридные пленки Smectite, HV²⁺и я (HFA)₃(TPPO)₂ на электроды индия оксида оксида (ITO). Эти пленки демонстрировали динамические оптические свойства при применении напряжения.

В частности, HV²⁺ Молекулы продуцировали яркую голубую окраску при электрохимических реакциях, в то время как люминесценция из комплекса ЕС (III) погашена, демонстрируя точный контроль над обеими функциями.

Эта инновационная интеграция материалов не только научно значима, но и экологически выгодная. Сокращая потребление энергии и используя низковольтные операции, устройство рассматривает растущую обеспокоенность по поводу устойчивости в электронных устройствах.

Кроме того, использование естественных многочисленных глиняных соединений предлагает экологичную альтернативу синтетическим материалам, часто используемым в аналогичных приложениях.

Экспериментальные результаты показали, что функциональность с двумя режимами работает плавно в различных условиях окружающей среды. Исследование также дало представление о взаимодействиях между глинистой матрицей и встроенными молекулами, выявив, как структурные свойства глины способствуют повышению производительности.

Исследователи отмечают, что междуслойное расстояние в глине способствовало лучшему движению электронов, что позволило бы быстрее и более эффективные реакции.

«Эта технология соединяет разрыв между энергоэффективными отражающими дисплеями и эмиссионными экранами с высокой видимостью. Его адаптивность к различным условиям освещения делает его идеальным решением для различных приложений, от цифровых вывесок до портативных устройств»,-объясняет профессор Накамура о приложениях эти устройства.

Результаты исследования убедительны. Применение напряжения смещения -2,0 В приводило к эффективному переносу энергии между люминесцентными и цветовыми состояниями, что привело к четким оптическим изменениям. Эта производительность двойного режима достигается за счет таких механизмов, как перенос энергии резонанса флуоресценции и эффект внутреннего фильтра, что обеспечивает эффективное взаимодействие между компонентами.

Потенциальные приложения для этого устройства огромны. Это может проложить путь для инновационных, энергоэффективных дисплеев, которые остаются очень заметными как в ярких, так и в темных средах. Например, рефлексивные планшеты и цифровые вывески могут значительно извлечь выгоду из этой технологии, решая такие проблемы, как плохая видимость при солнечном свете или мощное потребление на эмиссионных экранах.

Заглядывая в будущее, команда планирует расширить функциональность своего устройства, включив дополнительные материалы, потенциально повышая ее универсальность и открывая двери для новых коммерческих приложений. «Наша конечная цель — разработка технологий отображения, которые не только более устойчивы, но и более универсальны», — отмечает профессор Кобаяши.