Команде исследователей из Великобритании и Нидерландов удалось то, над чем ученые бились не один десяток лет: они создали органический полупроводник, который заставляет электроны двигаться по спирали. Это может повысить эффективность органических светодиодов в дисплеях телевизоров и смартфонов или обеспечить работу вычислительных технологий следующего поколения, таких как спинтроника и квантовые вычисления.
Внутренняя структура большинства неорганических полупроводников, например, кремния, симметрична — электроны движутся сквозь них, не имея какого-либо предпочтительного направления. Однако в природе молекулы часто обладают хиральностью, то есть, бывают право- или левосторонними. Хиральность играет важную роль во многих биологических процессах, например, в формировании ДНК, но в электронике этот феномен трудно использовать и контролировать. Органический полупроводник, разработанный специалистами Кембриджского университета и Технического университета Эйндховена, излучает поляризованный свет — тот, который несет информацию о хиральности электронов.
Тем не менее, применив приемы, вдохновленные природой, исследователи смогли создать хиральный полупроводник, заставляя штабели полупроводящих молекул формировать упорядоченные правосторонние или левосторонние спиральные колонны. Полупроводник создан на основе материала триазатруксен, который самоорганизуется в спираль, позволяя электронам двигаться вдоль нее, как по резьбе винта.
«При возбуждении синим или ультрафиолетовым светом самоорганизованный триазатруксен излучает яркий зеленый свет с сильной круговой поляризацией — эффект, которого до сих пор было трудно достичь в полупроводниках», — сказал Марко Пройс, соавтор исследования. — Структура триазатруксена позволяет электронам эффективно передвигаться, влияя при этом на то, как излучается свет».
Поменяв методы изготовления органических светодиодов, исследователи успешно внедрили триазатруксен в работающие OLED с круговой поляризацией. Устройства продемонстрировали рекордные уровни эффективности, яркости и поляризации, став лучшими в своем роде.
Одна из перспективных областей применения хиральных полупроводников — производство дисплеев. Современные дисплеи часто расходуют значительное количество энергии на фильтрацию света. Новый хиральный полупроводник излучает свет так, что энергопотери сокращаются, а дисплеи становятся ярче и экономичнее.
