OLED super efficace de nouvelle génération à motifs de cuticules Firefly

De nombreux insectes, oiseaux, poissons et amphibiens sont capables d'émettre de la lumière pour communiquer entre eux. Les lucioles le font de la manière la plus efficace - une famille d'insectes menant un mode de vie nocturne. L'organe de luminescence de luciole est formé par de grandes cellules photogéniques et est situé sous une cuticule transparente. Comme d'autres animaux, à l'aide de signaux lumineux, les lucioles communiquent principalement avec le sexe opposé: ce sont des signaux de recherche de mâles, des signaux de «consentement» ou de «refus» de femelles, etc.

Contrairement aux LED artificielles, la surface de l'orgue à incandescence n'est pas lisse, mais est recouverte d'une cuticule hiérarchique asymétrique d'éléments inclinés de forme inhabituelle (voir ci-dessous).

L'efficacité exceptionnelle d'un tel organe luminescent a attiré l'attention des chercheurs de l'Institut coréen des sciences et de la technologie. Suivant les principes de la bionique, ils ont construit des diodes électroluminescentes organiques (OLED) basées sur la cuticule, après avoir étudié ses propriétés optiques. Il s'agit de la première étude scientifique du genre.

L'illustration ci-dessous montre que le nanorevêtement OLED coïncide avec la structure hiérarchique des éléments inclinés créés au cours de millions d'années d'évolution des lucioles.

Avec le nouveau revêtement, OLED a montré un rendement lumineux 60% plus élevé en raison d'une réflexion interne réduite et d'un angle d'éclairage 15% plus large. Les travaux scientifiques sont publiés dans la revue Nano Letters (doi: 10.1021 / acs.nanolett.5b05183, pdf ).



"Ce travail rapporte la première observation de structures hiérarchiques, à savoir, des microstructures inclinées avec des nanostructures existant sur les ultrastructures cuticulaires de l'organe du ver luisant", a expliquéKi-Hun Jeong, auteur principal de l'article. - Nos calculs de photons à grande échelle ont clairement montré que la fonctionnalité des structures asymétriques et hiérarchiques contribue de manière significative à l'efficacité du flux lumineux et à l'amplitude de l'angle d'éclairage pendant la bioluminescence. Cette connaissance acquise des lucioles a été mise en œuvre avec succès dans les LED organiques de nouvelle génération. »

De meilleures performances sont obtenues grâce à une réduction significative de l'indice de réflexion interne en OLED. C'est l'un des principaux problèmes de la production de LED, où plus de la moitié de la lumière émise est réfléchie, c'est-à-dire ne dépasse pas les limites de l'appareil. Les scientifiques ont déjà essayé d'imiter de telles structures biologiques, mais les auteurs d'une nouvelle étude ont effectué des calculs détaillés et ont montré que c'est la structure asymétrique et hiérarchique qui joue un rôle clé dans les propriétés de l'organe de lueur chez une luciole.



Les auteurs ont non seulement étudié les propriétés, mais ont également proposé le procédé technique optimal pour la fabrication de LED avec un tel revêtement.

Source: https://habr.com/ru/post/fr393457/