OLED supereficiente de última geração modelado por Firefly Cuticle

Muitos insetos, pássaros, peixes e anfíbios são capazes de emitir luz para se comunicar. Os vaga-lumes fazem isso da maneira mais eficaz - uma família de insetos que levam um estilo de vida noturno. O órgão de luminescência do vaga-lume é formado por grandes células fotogênicas e está localizado sob uma cutícula transparente. Como outros animais, com a ajuda de sinais luminosos, os vaga-lumes se comunicam principalmente com o sexo oposto: são sinais de busca de machos, sinais de "consentimento" ou "recusa" de fêmeas, etc.

Ao contrário dos LEDs artificiais, a superfície do órgão de brilho não é lisa, mas é coberta com uma cutícula hierárquica assimétrica de elementos inclinados de forma incomum (veja abaixo).

A eficácia excepcional de um órgão tão luminescente atraiu a atenção de pesquisadores do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia. Seguindo os princípios da biônica, eles construíram diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) baseados na cutícula, tendo estudado previamente suas propriedades ópticas. Este é o primeiro estudo científico do gênero.

A ilustração abaixo mostra que a nanocoating de OLED coincide com a estrutura hierárquica de elementos inclinados criados ao longo de milhões de anos de evolução do vaga-lume.

Com o novo revestimento, o OLED mostrou uma emissão de luz 60% maior devido à redução da reflexão interna e um ângulo de iluminação 15% maior. O trabalho científico foi publicado na revista Nano Letters (doi: 10.1021 / acs.nanolett.5b05183, pdf ).



"Este trabalho relata a primeira observação de estruturas hierárquicas, ou seja, microestruturas inclinadas com nanoestruturas que existem nas ultraestruturas cuticulares do órgão dos vermes", explicouKi-Hun Jeong, principal autor do artigo. “Nossos cálculos de fótons em larga escala mostraram claramente que a funcionalidade de estruturas assimétricas e hierárquicas contribui significativamente para a eficiência da emissão de luz e a magnitude do ângulo de iluminação durante a bioluminescência. Esse conhecimento adquirido com vaga-lumes foi implementado com sucesso nos LEDs orgânicos da próxima geração. ”

O desempenho aprimorado é alcançado graças a uma redução significativa no índice de reflexão interna no OLED. Esse é um dos principais problemas na produção de LEDs, onde mais da metade da luz emitida é refletida de volta, ou seja, não ultrapassa os limites do dispositivo. Os cientistas já tentaram imitar essas estruturas biológicas, mas os autores de um novo estudo realizaram cálculos detalhados e mostraram que é a estrutura assimétrica e hierárquica que desempenha um papel fundamental nas propriedades do órgão de brilho em um vaga-lume.



Os autores não apenas estudaram as propriedades, mas também propuseram o processo técnico ideal para a fabricação de LEDs com esse revestimento.

Source: https://habr.com/ru/post/pt393457/