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近日，一种新的可弯曲有机发光半导体（OLED）可以发出温暖的、类似烛光的可见光，并且几乎没有蓝光辐射，这意味着它可能会在柔韧度高的照明设备和智能显示器中具有潜在的应用可能。此外，这种显示器可以在夜间使用，而不会扰乱人体的生物钟。以上设备由台湾清华大学研究团队开发，并由云母羁绊基板上的发光层制成，制备过程无塑料。
图1 基于天然云母衬底的柔性有机LED释放出一种明亮且类似烛光的光芒。（图片来源：Andy Chen和Ambrose Chen）
近日，台湾清华大学材料科学与工程学系Jwo-Huei Jou和Ying-Hao Chu及其团队申请了关于有机发光二极管的专利，这种二极管可以产生柔柔的白光。然而，这些传统二极管仍会辐射出多余的蓝光，这种波长的光会抑制“睡眠荷尔蒙”褪黑素的分泌，从而破坏睡眠周期。其次，这种发光二极管是由固体材料制备的，低柔韧度限制了它们的应用。
天然分层矿物——云母
基于此，提高柔韧度的传统方法是将有机发光二极管粘贴在塑料衬底上。然而，大多数塑料无法反复弯折——这是实际应用的限制条件。因此，Jou和Chu及其团队决定用云母作为衬底，云母是一种天然的层状矿物，可以切割成可弯曲的透明薄片。
研究人员首先在云母片上沉积一层透明氧化铟锡（ITO）薄膜作为LED的阳极。然后，他们将一种发光材料N,N’ - dicarbazole-1,1’-biphenyl与红色和黄色的磷光染料混合，制成该装置的发光层。最后，他们将这一层放置在中间，一边是阳极导电溶液，另一边是铝层，从而制造出一个灵活的有机发光二极管（OLED）。
实验结果表明，当涂层覆盖透明导体时，云母基板在1/5 mm-1曲率下仍保持很高的鲁棒性，并且在7.5 mm的弯曲半径下，能够弯曲50000次，这是一个创记录的高弯曲周期。此外，有机发光二极管还具有很强的防水、抗氧化能力，其使用寿命是玻璃衬底设备的83%。
“浪漫”之光
Jou和Chu称，这种新型设备能够在恒定电流下发出明亮、温暖的光（如图1），这种光比自然烛光包含的蓝光强度更低。根据该团队的理论计算，这意味着人类的曝光时间限制是47000秒，而冷白光的曝光时间限制是320秒，这意味着一个人暴露在有机发光二极管下1.5小时，他的褪黑素分泌会被抑制大约1.6%。然而，同样条件下，冷白色节能灯的褪黑素分泌会被抑制29%。
Jou告诉《Physics World》说：“利用这种烛光OLED技术专利，我们已经制造出一种基于可弯曲云母衬底的、精神温暖、生理清爽、不会灼热的浪漫烛光。此外，基于创纪录的灵活性，这项技术可以为设计师和艺术家提供更多的自由来设计可变空间的可变照明系统。”
研究人员计划将这种有机发光二极管完全透明化。“通电后，这种有机发光二极管可以看到两侧的情况。”
以上工作已发表在期刊《ACS Applied Electronic Materials》上。
新闻链接：
https://physicsworld.com/a/flexible-organic-led-produces-romantic-candle-like-light/
[1] Chen T H, Chen H J, Weng C Y, et al. Flexible Candlelight Organic LED on Mica[J]. ACS Applied Electronic Materials, 2022.
