Viktoriya Kliv, Prinston Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Rand Laboratoriyasının keçmiş aspirantı, hazırda Apple-da işləyən Jesse Wisch, işıqlandırma və displeyləri yaxşılaşdıra biləcək eksperimental işlərə rəhbərlik etmişdir. Mənbə: Bumper DeJesus / Princeton Universiteti

Prinston və Şimali Karolina Dövlət Universitetlərinin tədqiqatçıları aşağı enerjili işığı yüksək enerjili versiyaya çevirmək qabiliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıran bir texnika hazırlayıblar. Metod işıqlandırma və displeylərdə dərhal tətbiq olunur.

Onların araşdırması Nature Photonics jurnalında dərc olunub .

Triplet-füzyon upconversion necə işləyir

Tədqiqat, yaşıl işıq kimi daha aşağı enerjili işığı toplamaq və onu mavi və ya ultrabənövşəyi işıq kimi daha yüksək enerjili versiyaya çevirmək üçün molekulların kombinasiyasından istifadə edən triplet-füzyon upkonversiyası adlanan bir texnikaya əsaslanır. Molekullar daxil olan işığın enerjisini udur və elektronları daha yüksək orbital vəziyyətə keçirərək müvəqqəti olaraq onu saxlayır. Həyəcanlanmış molekullar toqquşur və saxlanılan enerjini işığın daha yüksək enerjili versiyaları kimi buraxır.

Yuxarı çevrilmənin mayelərdə yaxşı işlədiyi artıq məlumdur, çünki molekullar daim hərəkət edir və bu da onların qarşılıqlı təsir göstərməsinə və işığın enerjisini artırmasına imkan verir. Bərk cisimlərdə həyəcanlanmalar çox asanlıqla hərəkət edə bilməz. Mövcud olan bərk sistemlər, ümumiyyətlə, çoxlu həyəcanlanmış hallar yaratmaq üçün son dərəcə intensiv işıqdan istifadə etməklə bu problemi həll edir. Lakin bu köhnə üsullar yüksək güclü giriş tələb edir və bu da yuxarı çevrilmənin tətbiqini məhdudlaşdırır.

Konversiyanı artırmaq üçün plazmonikadan istifadə

Prinston Universitetinin elektrik və kompüter mühəndisliyi professoru və Andlinger Enerji və Ətraf Mühit Mərkəzinin tədqiqatçıları plazmonika adlanan bir fenomendən istifadə edərək nazik metal təbəqədə konversiyanı artırmağı təklif etdilər. Plazmonika metalların səthindəki elektronların görünən işıq kimi elektromaqnit dalğaları ilə qarşılıqlı təsiridir.

Bəzi materialların, əsasən metalların, müəyyən atomlara bağlı olmayan elektronları var. Bunun əvəzinə, onlar metalda sərbəst elektronlar kimi mövcuddurlar. İşıq bu sərbəst elektronlara dəydikdə, işığın enerjisini elektronların hərəkəti ilə birləşdirən bir titrəmə yaradır. Plazmon adlanan bu titrəmələr işığı cəmləşdirir və elektromaqnit sahəsini gücləndirir.

Tədqiqat qrupu öz tədqiqatlarında gümüş təbəqədən istifadə edərək təbəqəni aşağı enerjili işığa məruz qoyaraq səth plazmonları yaratdıqlarını təsvir etdi. Plazmonlar gümüş təbəqə boyunca yayıldıqca, əvvəlki qurğularla müqayisədə yuxarı konversiya molekulları tərəfindən işığın udulmasını təxminən on dəfə artırdılar.

Tədqiqatçılar artan udmanın sistemin işığı udmuş ​​molekulların konsentrasiyasını artırmasına imkan verdiyini və bununla da konversiyanı tetiklemek üçün lazım olan işığın intensivliyini kəskin şəkildə azaltdığını söylədilər. Təcrübə nəticələri göstərdi ki, bu texnika plazmonik olmayan sistemlə müqayisədə reaksiyanı sürətləndirmək üçün lazım olan gücü 19 dəfə azaltdı.

Praktik tətbiqin nümayişi

Tədqiqatçılar təcrübəni aparmaq üçün laboratoriya qurğusundan istifadə etdilər, lakin eyni zamanda texnologiyanın dərhal praktik tətbiqini nümayiş etdirmək istədilər. Metodun sınaqdan keçirilməsi və canlılığını nümayiş etdirmək üçün portativ displeylərdə geniş istifadə olunan üzvi işıq yayan diod (OLED) qurdular. Komanda mavi işıq yaratmaq üçün plazmonik filmdən istifadə etdi və ağ işıq yaratmaq üçün mavi işığı mövcud OLED-dən yaşıl və qırmızı işığı ilə birləşdirdi.

Mavi OLED-lərin işləməsi çətin ola bilər, çünki mavi işıq yaratmaq yüksək enerji tələb edir və qeyri-sabitliyə səbəb ola bilər. Nümayişləri ilə komanda nazik təbəqə texnologiyasının yüksək enerjili giriş və ya xüsusi materiallara ehtiyac olmadan mavi işıq mənbəyi kimi xidmət edə biləcəyini göstərdi.

Bu iş təkcə upconversion texnologiyasını inkişaf etdirməklə yanaşı, Prinston Universitetinin dörd bakalavr tələbəsi Kelvin Green, Amélie Lemay, Yiling Li və Tersoo Upaa üçün dəyərli təcrübə qazandırdı. Green və Lemay hər ikisi 2024-cü ildə mülki və ətraf mühit mühəndisliyi ixtisası üzrə məzun oldular və Andlinger Enerji və Ətraf Mühit Mərkəzində Davamlı Enerji Proqramını tamamladılar. Li və Upaa Elektrik və Kompüter Mühəndisliyi kafedrasının son kurs tələbələridir və Andlinger Mərkəzində təcrübəçi kimi çalışıblar.

Li bildirib ki, bu iş ona laboratoriyada aspirantura səviyyəsində işləmək hissi verib. O, həmkarlarının “məni çətin suallar verməyə təşviq etməklə və tədqiqatlarımız vasitəsilə cavabları necə tapacağımı öyrənməyimə kömək etməklə” təcrübəni xüsusilə faydalı etdiyini söylədi.

Upaa üçün işin uğuru yeni özünəinam gətirdi. “Bu təcrübə proqramı mənə hələ tam başa düşmədiyim mövzular üzrə araşdırma aparmaqda daha rahatlıq verdi”, – deyə o bildirib.

Randın laboratoriyasında təcrübələrə rəhbərlik edən Jesse Wisch tələbələrə mentorluq etdi. O, tələbələrin suallarının “məni mövzu materialını daha dərindən anlamağa məcbur etdiyini” söylədi.

Məqalədə qeyd olunur ki, gələcək işlər daha yüksək performanslı filmlərin və optik strukturların inkişafı yolu ilə ağ OLED- lərdə təkmilləşdirmələri əhatə edə bilər.

Daha çox məlumat: Jesse A. Wisch və digərləri, Plazmonla gücləndirilmiş ultra aşağı həddli bərk hallı triplet birləşməsinin yuxarı çevrilməsi, Nature Photonics (2025). DOI: 10.1038/s41566-025-01783-1

Jurnal məlumatı: Təbiət Fotonika 

Prinston Universiteti tərəfindən təmin edilir