OLED súper eficiente de próxima generación modelado por Firefly Cuticle

Muchos insectos, pájaros, peces y anfibios pueden emitir luz para comunicarse entre sí. Las luciérnagas hacen esto de la manera más efectiva: una familia de insectos que llevan un estilo de vida nocturno. El órgano de luminiscencia de luciérnaga está formado por grandes células fotogénicas y está ubicado debajo de una cutícula transparente. Al igual que otros animales, con la ayuda de señales luminosas, las luciérnagas se comunican principalmente con el sexo opuesto: son señales de búsqueda de machos, señales de "consentimiento" o "rechazo" de hembras, etc.

A diferencia de los LED artificiales, la superficie del órgano incandescente no es lisa, sino que está cubierta con una cutícula jerárquica asimétrica de elementos inclinados de una forma inusual (ver más abajo).

La eficacia excepcional de un órgano tan luminiscente ha atraído la atención de investigadores del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología. Siguiendo los principios de la biónica, construyeron diodos emisores de luz orgánicos (OLED) basados ​​en la cutícula, habiendo estudiado previamente sus propiedades ópticas. Este es el primer estudio científico de este tipo.

La siguiente ilustración muestra que el nanocobertura OLED coincide con la estructura jerárquica de elementos inclinados creados durante millones de años de evolución de luciérnaga.

Con el nuevo recubrimiento, OLED ha mostrado una salida de luz un 60% mayor debido a la reducción de la reflexión interna y un ángulo de iluminación un 15% más amplio. El trabajo científico se publica en la revista Nano Letters (doi: 10.1021 / acs.nanolett.5b05183, pdf ).



"Este trabajo informa la primera observación de estructuras jerárquicas, a saber, microestructuras inclinadas con nanoestructuras que existen en las ultraestructuras cuticulares del órgano de la luciérnaga", explicóKi-Hun Jeong, autor principal del artículo. - Nuestros cálculos de fotones a gran escala mostraron claramente que la funcionalidad de las estructuras asimétricas y jerárquicas hace una contribución significativa a la eficiencia de la salida de luz y la magnitud del ángulo de iluminación durante la bioluminiscencia. Este conocimiento obtenido de las luciérnagas se ha implementado con éxito en los LED orgánicos de próxima generación ”.

Se logra un rendimiento mejorado gracias a una reducción significativa en el índice de reflexión interna en OLED. Este es uno de los principales problemas en la producción de LED, donde más de la mitad de la luz emitida se refleja, es decir, no va más allá de los límites del dispositivo. Los científicos ya han tratado de imitar tales estructuras biológicas, pero los autores de un nuevo estudio realizaron cálculos detallados y demostraron que es la estructura asimétrica y jerárquica la que juega un papel clave en las propiedades del órgano incandescente en una luciérnaga.



Los autores no solo estudiaron las propiedades, sino que también propusieron el proceso técnico óptimo para la fabricación de LED con dicho recubrimiento.

Source: https://habr.com/ru/post/es393457/