萤火虫角质层图案的下一代超高效OLED

许多昆虫，鸟类，鱼类和两栖动物都能够发光以相互交流。萤火虫以最有效的方式做到这一点-导致夜生活的虫子家族。萤火虫的发光器官是由大型的光生细胞形成的，位于透明的表皮之下。像其他动物一样，萤火虫在光信号的帮助下，主要与异性进行交流：这是雄性的搜寻信号，雌性的“同意”或“拒绝”信号等。

与人造LED不同，发光器官的表面不是光滑的，而是被不寻常形状的倾斜元素的不对称分层角质层覆盖（请参阅下文）。

这种发光器官的出色功效引起了韩国科学技术研究所研究人员的关注。遵循仿生学原理，他们基于表皮构造了有机发光二极管（OLED），之前已经研究了其光学特性。这是同类研究中的第一个。

下图显示了OLED纳米涂层与经过数百万年萤火虫进化而形成的倾斜元素的层次结构相吻合。

使用新涂层，由于减少了内部反射，并且照明角度扩大了15％，OLED的光输出提高了60％。科学工作发表在《纳米快报》上（doi：10.1021 / acs.nanolett.5b05183，pdf）。



“这项工作报告的层次结构，即倾斜微观结构和存在于表皮超微结构体萤火虫发光纳米结构的第一观察- 解释本文的主要作者郑基勋。 -我们的大规模光子计算清楚地表明，不对称和分级结构的功能对生物发光期间的光输出效率和照明角度的大小做出了重大贡献。从萤火虫获得的这些知识已成功应用于下一代有机LED中。”

由于OLED的内部反射指数显着降低，因此可以实现性能提升。这是LED生产中的主要问题之一，其中一半以上的发射光被反射回去，也就是说，没有超出设备的限制。科学家们已经尝试模仿这种生物结构，但是一项新研究的作者进行了详细的计算，结果表明，不对称和层级结构对萤火虫发光器官的特性起着关键作用。



作者不仅研究了性能，而且提出了制造具有这种涂层的LED的最佳技术工艺。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN393457/