Учёные создали технологию для ярких светодиодов с низким энергопотреблением

Исследователи из Принстонского университета и Университета штата Северная Каролина разработали метод, который значительно улучшает преобразование низкоэнергетического света в высокоэнергетический. Технология имеет прямое применение в системах освещения и дисплеях. Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics.

Метод основан на технике триплет-фузионной апконверсии, при которой молекулы собирают низкоэнергетический свет (например, зелёный) и преобразуют его в высокоэнергетический (синий или ультрафиолетовый). Однако в твёрдых телах этот процесс затруднён из-за ограниченной подвижности возбуждённых состояний.

Команда под руководством профессора Барри Рэнда предложила использовать явление плазмоники для усиления апконверсии на тонкой металлической плёнке. Плазмоника — это взаимодействие электронов на поверхности металлов с электромагнитными волнами, такими как видимый свет.

В эксперименте использовалась серебряная плёнка для генерации поверхностных плазмонов под воздействием низкоэнергетического света. Это позволило увеличить поглощение света молекулами апконверсии примерно в десять раз по сравнению с предыдущими системами. В результате мощность, необходимая для запуска реакции, снизилась в 19 раз.

Для демонстрации практического применения учёные создали органический светодиод (OLED). Они использовали плазмонную плёнку для генерации синего света, который затем объединили с зелёным и красным светом от стандартного OLED для получения белого света. Это решение позволяет создавать синие источники света без необходимости в высокоэнергетическом входном сигнале или специальных материалах, что часто является проблемой для синих OLED.

В работе также приняли участие четверо студентов-бакалавров Принстона: Кельвин Грин, Амели Лемей, Илин Ли и Терсоо Упаа. Экспериментальную часть возглавлял Джесси Виш, бывший аспирант лаборатории Рэнда, ныне работающий в Apple.

В будущем работа может быть направлена на улучшение белых OLED-дисплеев за счёт разработки более эффективных плёнок и оптических структур.

Больше информации: Jesse A. Wisch et al, Plasmon-enhanced ultralow-threshold solid-state triplet fusion upconversion, Nature Photonics (2025). DOI: 10.1038/s41566-025-01783-1