Η χρήση διόδων λέιζερ θα καταστήσει δυνατή μια ακόμη σημαντική ανακάλυψη στην ανάπτυξη τεχνολογιών όπως π.χ
Οργανικές διόδους λέιζερ μακράς διάρκειαςθεωρήθηκαν ανέφικτος στόχος στον τομέα των συσκευών εκπομπής φωτός. Χρησιμοποιούν οργανικά υλικά για να εκπέμπουν φως αντί για ανόργανους ημιαγωγούς όπως το αρσενίδιο του γαλλίου και το νιτρίδιο του γαλλίου που χρησιμοποιούνται σε παραδοσιακές συσκευές.
Οι δίοδοι λέιζερ είναι παρόμοιες με τις οργανικές διόδους από πολλές απόψεις.Δίοδοι εκπομπής φωτός (OLED), στις οποίες ένα λεπτό στρώμα οργανικών μορίων εκπέμπει φως όταν εφαρμόζεται ηλεκτρική ενέργεια. Τα OLED έχουν γίνει δημοφιλής επιλογή για οθόνες smartphone λόγω της υψηλής απόδοσης και των ζωντανών χρωμάτων τους που μπορούν εύκολα να τροποποιηθούν δημιουργώντας νέα οργανικά μόρια.
Οι οργανικές δίοδοι λέιζερ παράγουν πολύ περισσότερακαθαρότερο φως, αλλά για να επιτευχθεί η διαδικασία παραγωγής απαιτούνται ρεύματα υψηλότερα από αυτά που χρησιμοποιούνται στα LED. Αυτές οι ακραίες συνθήκες προκάλεσαν την αστοχία των συσκευών που είχαν μελετηθεί προηγουμένως πολύ πριν αρχίσει να δημιουργείται ακτινοβολία.
Επιστήμονες από το Ερευνητικό Κέντρο Οργανικής Φωτονικής και Ηλεκτρονικής στο Πανεπιστήμιο Kyushu ανέφεραν ότι έχουν υλοποιήσει διόδους λέιζερ οργανικών ημιαγωγών.
«Νομίζω ότι πολλοί άνθρωποι στην επιστημονική κοινότητααμφέβαλλε αν θα βλέπαμε ποτέ την εφαρμογή μιας οργανικής διόδου λέιζερ, λέει ο Atula S. D. Sandanayaka, επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας. «Αλλά χάρη στα βελτιωμένα υλικά και τις νέες συσκευές, επιτέλους τα καταφέραμε».
Ένα σημαντικό βήμα στην παραγωγή είναι η προσφορά μεγάλωνποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος στα οργανικά στρώματα για να επιτευχθεί μια κατάσταση που ονομάζεται αντιστροφή πληθυσμού. Ωστόσο, η υψηλή αντίσταση πολλών οργανικών υλικών καθιστά δύσκολη τη δημιουργία αρκετών ηλεκτρικών φορτίων πριν θερμανθούν και καούν τα ίδια τα υλικά.
Επιπλέον, διάφορες διαδικασίες απώλειας που είναι εγγενείς στα περισσότερα οργανικά υλικά και συσκευές που λειτουργούν σε υψηλά ρεύματα μειώνουν την απόδοση, αυξάνοντας το απαιτούμενο ρεύμα ακόμη υψηλότερα.
Για να ξεπεραστούν αυτά τα εμπόδιαΗ ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε υλικό υψηλής εκπομπής οργανικού φωτός (BSBCz) με σχετικά χαμηλή αντίσταση στην ηλεκτρική ενέργεια και μικρές απώλειες - ακόμη και με μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας. Αλλά το σωστό υλικό μόνο δεν ήταν αρκετό.
Φωτογραφία: Σχηματική παράσταση μιας οργανικής διόδου λέιζερ ημιαγωγού που παράγει ακτινοβολία μπλε λέιζερ όταν ηλεκτρικά διεγείρεται.
Ανέπτυξαν επίσης ένα σχέδιο συσκευής μεένα πλέγμα μονωτικού υλικού πάνω από ένα από τα ηλεκτρόδια που χρησιμοποιείται για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στις λεπτές οργανικές μεμβράνες. Τέτοια πλέγματα - που ονομάζονται κατανεμημένες δομές ανάδρασης - είναι γνωστό ότι παράγουν τα οπτικά εφέ που απαιτούνται για το lasing, αλλά οι ερευνητές το πήγαν ένα βήμα παραπέρα.
«Βελτιστοποιώντας αυτά τα πλέγματα, μπορέσαμε όχι μόνοαποκτήστε τις επιθυμητές οπτικές ιδιότητες, αλλά και ελέγξτε τη ροή του ηλεκτρισμού στις συσκευές και ελαχιστοποιήστε την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για την παρατήρηση του lasing από ένα οργανικό λεπτό φιλμ», λέει ο Adachi.
Οι ερευνητές είναι τόσο σίγουροι για την υπόσχεση αυτώνΟι νέες συσκευές που ίδρυσαν την νεοσύστατη εταιρεία KOALA Tech Inc. για να επιταχύνουν την έρευνα και να ξεπεράσουν τα τελευταία εμπόδια που παραμένουν για τη χρήση των βιολογικών διόδων λέιζερ στη μαζική παραγωγή.