Исследования в области создания светодиодов продолжают ученые ЮУрГУ вместе с российскими коллегами из РАН. Полезную разработку, безопасный свет которой по спектральному составу похож на свет свечей или закатного солнца, усовершенствовали, добавив яркости. Этого удалось добиться с помощью новых современных красителей. Результаты работы, позволившей вывести органические светодиоды с характеристиками свечей на качественно новый уровень, опубликованы в высокорейтинговом журнале «Dyes and Pigments» (Q1).
Безопасные светоизлучающие диоды, которые смогут заменить солнечный свет, а также привычные всем лампы и свечи разрабатывают ученые Южно-Уральского государственного университета вместе с коллегами из Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН, Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева. Такие диоды нужны, чтобы предложить альтернативные источники освещения, не оказывающие негативного воздействия на людей и окружающий мир.
Команда российских ученых занимается этим направлением не первый год. Так, ранее специалисты представили первый образец диодов со световыми характеристиками свечей. Их главной особенностью была высокая энергоэффективность и отсутствие вредного излучения в синей области спектра. Именно он негативно воздействует на многие материалы, вызывая их быстрое разрушение, и уменьшает концентрацию мелатонина в организме.
Однако у представленных органических светоизлучающих диодов был недостаток: невысокое значение яркости. Ученые усовершенствовали разработку, увеличив яркость более чем в три раза: с 1831 Кд/м2 до 6256 кд/м2.
«В качестве одного из слоев светодиода использовались специально созданные нами органические красители. Замена пиридинового цикла на бензольный во внутреннем акцепторе позволила увеличить яркость прибора. Нами впервые показано, как замена всего лишь одного атома в сложной молекуле (азота на углерод) может существенно улучшить прикладные характеристики устройства», — прокомментировал доктор химических наук, профессор Олег Ракитин.
.jpg)
На фото: безопасный светоизлучающий диод
Красители создавались в совместной лаборатории Южно-Уральского государственного университета и Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН (г. Москва). Там же ученые установили строение новых органических светоизлучающих молекул для светодиодов, благодаря которым удалось создать яркие и безопасные источники белого света.
«Основным преимуществом полученных красителей перед неорганическими полупроводниками стала существенно более низкая цена и простота производства светоизлучающих устройств на их основе, а также возможность создания тонкопленочных гибких устройств больших размеров, которые необходимы для решения ряда стоящих перед нашей командой задач», — рассказал кандидат химических наук, с.н.с. НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ, постдок Тимофей Чмовж.
.jpg)
На фото: постдок Т. Н. Чмовж
Разработанные командой ученых светодиоды могут быть использованы как основные источники света в любых помещениях. Особенно полезным будет их применение в качестве домашних ламп, потому что мягкий свет облегчит засыпание.
Технология изготовления светодиодов простая, исходные материалы для их создания недорогие. Поэтому ученые надеются, что в будущем их разработка будет использоваться в практическом плане. Не исключено создание плоских панелей большой площади с регулируемой яркостью свечения.
Ученые планируют развивать технологию изготовления светодиодов со спектральными характеристиками свечи и привлекать индустриальных партнеров. Вторым направлением работы является расширение ряда синтезируемых органических красителей, которые позволят создать органические светодиоды с оптимальными характеристиками.
Южно-Уральский государственный университет – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегий научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В рамках данных направлений исследуются объекты металлургии, машиностроения, энергетики, ЖКХ, безопасного пространства городской инфраструктуры и комфорта человека.
ЮУрГУ – участник Проекта «5-100», призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.