Šviesa šiuolaikiniuose įtaisuose, telefonų ekranuose ar pažangiuose jutikliuose, dažnai sukuriama organinių molekulių poromis, kuriose viena, vadinama donoru, perduoda elektronus, o kita – akceptorius – juos priima. Ilgą laiką manyta, kad tik tokia sąveika leidžia sklisti šviesai. Tačiau tarptautinė Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkų komanda pirmą kartą pasaulyje užfiksavo sužadinto komplekso sudaryto iš dviejų to paties tipo – donorinių – medžiagų švytėjimą. Šis atradimas atveria naujas galimybes kuriant paprastesnius, efektyvesnius ir tvaresnius optoelektronikos įtaisus.
„Iki šiol tokia sąveika buvo laikoma praktiškai neįmanoma. Šis atradimas keičia tai, ką iki šiol laikėme pagrindiniu šviesą generuojančių medžiagų veikimo principu. Jis verčia iš naujo pergalvoti donorų sąveikos galimybes“, – teigia KTU Cheminės technologijos fakulteto profesorius habil. dr. Juozas Gražulevičius.
Išradimas pritaikomas sprogmenų jutikliams
Viena iš svarbiausių šio darbo taikymo sričių – organiniai šviesos diodai (OLED). Ši technologija plačiai naudojama kasdien – OLED ekranai montuojami į telefonus, televizorius, išmaniuosius laikrodžius, automobilių prietaisų skydelius. Lyginant su įprastais LED, jie pasižymi lankstumu, ryškesnėmis spalvomis, didesniu kontrastu ir energijos efektyvumu.
„Mūsų atradimas gali palengvinti OLED prietaisų gamybą – tai svarbu tiek technologinei pažangai, tiek tvarumui“, – pažymi išradimo bendraautorius, KTU doktorantas Ehsan Ullah Rashid.
„Turint medžiagą, kuri vienu atveju intensyviai švyti, o kitu – greitai tas šytėjimas užgesta, galima sukurti jautrius, patikimus ir lengvai pritaikomus jutiklius. Tokie sprendimai svarbūs ne tik kariuomenei ar saugumo tarnyboms, bet ir aplinkosaugai“, – sako tyrimo bendraautorė dr. Monika Čekavičiūtė, sukūrusi naujų junginių struktūras ir juos susintetinusi.
Paneigiami nusistovėję moksliniai įsitikinimai
Dviejų donorinių medžiagų komplekso švytėjimas – naujas fenomenas mokslo pasaulyje. Pasak prof. J. Gražulevičiaus, tai vienas įdomiausių aspektų šiame išradime. „Džiugina nauji atrasti būdai, kaip molekulės gali elgtis, skleisti šviesą ne tik vienos, bet ir netikėtais būdais suderintos su kitomis panašiomis molekulėmis. Tai padeda mums kvestionuoti įprastus mokslinius teiginius“, – teigia jis.
Tyrimo metu buvo sukurta ir susintetinta naujų daugiafunkcinių organinių puslaidininkių serija, specialiai pritaikyta šiuolaikinėms organinės optoelektronikos sistemoms.
„Be to, skirtingai nei daugelis organinių spinduolių, kurių švytėjimas silpnėja, kai molekulės glaudžiai išsidėsto, mūsų sukurtos molekulės elgiasi priešingai – jų švytėjimas stiprėja. Šis reiškinys, vadinamas agregacijos sustiprinama emisija“, – priduria E. U. Rashid.
KTU doktoranto teigimu, tai ne tik pagerina našumą ir sumažina energijos sąnaudas, bet ir pagerina veikimo stabilumą bei prietaiso ilgaamžiškumą. Be to, sukurtų medžiagų sluoksniai mažiau linkę kristalizuotis, todėl įtaisai ilgiau veikia neprarasdami savybių.
„Mūsų tyrime molekulių agregacija, anksčiau laikyta problema, tampa funkciniu privalumu. Iš esmės tai keičia požiūrį į organinių medžiagų taikymą optoelektronikoje“, – sako J. Gražulevičius.
Straipsnį „From Donor–Donor Exciplex-Forming Interfaces to Detection of an Explosive Compound with Phenylethenyl Derivatives Redefining OLED Efficiency and Extremely High Sensitivity to Picric Acid“ galite rasti čia.
