越来越多的电子产品制造商倾向于在智能手机、电视和电脑上使用有机LED显示屏，因为它们更亮，颜色范围更广。
研究人员创造了一个由银制成的夹层结构的镜子来捕捉光线，并迫使它与一层分子相互作用，从而增强分子的“黑暗状态”的亮度。
驱动这些设备的有机半导体具有高度的灵活性和易于控制。它们还有可能比硅等无机半导体更容易大规模生产，因为硅的加工需要更高的温度。
但是，纯有机发光二极管也有其黑暗的一面:有机半导体有进入不发光的“黑暗状态”的趋势，因此，它们可能会造成难以置信的浪费，损失高达75%的能量。这些状态有时甚至会导致设备故障。研究人员一直在寻找利用这些黑暗状态或完全抛弃它们的方法。
艺术与科学学院化学与化学生物学助理教授Andrew Musser与英国谢菲尔德大学的Jenny Clark合作，发现了一种防止有机半导体变暗的方法。musseri使用微小的夹层结构的镜子，称为微腔，以捕获光，并迫使它与一层分子相互作用，形成一种新的混合状态，称为偏振光，混合光和物质。这种方法可以制造出更亮、更高效的led、传感器和太阳能电池。
研究小组的论文《操纵强耦合分子:在有机激子微腔中捕获三重态激子》发表于11月27日的《化学科学》。
“在LED世界中，人们正投入巨大的努力来设计这些巨大的分子库，并在不同的设备配置下测试它们，看看是否可以通过调整键或改变能量级别，更有效地获取这些黑暗状态，”Musser说。“这是一场麻烦而艰难的战斗，因为很难设计分子。你不一定知道如何让他们做你想做的。
他说:“我们所做的就是用一个标准的分子来解决这个问题，仅仅是把它放在这些镜子之间，并调整它与光相互作用的方式。”“这表明，对于某些现象，我们可以绕过大量繁琐的合成探索，在一定距离上调整分子。”
马瑟对极化子的兴趣始于他研究有机半导体如何提高太阳能电池的集光效率。在这种情况下，分子经历了一个称为单态裂变的过程，在这个过程中，它们吸收一个光子，并将能量分裂成两个“包”——本质上是两个被激发的电子——从而使太阳能电池中的光子电流效率加倍。
Musser开始研究相反的过程是如何发生的，两个包的能量结合成一个单一的，高能的状态，可以发射高能光子。这让他想到了微腔以及这些简单的光学结构通过光对有机材料产生深远影响的方式。
除了操纵分子的电子性质以提高亮度外，最近的研究表明，这些结构也可以用来瞄准特定的键并改变它们的化学反应活性。
Musser说，不同的分子与微腔内的光以不同的方式相互作用，需要进一步的研究来探索支撑它们行为的规则。
“现在，这表明当你有这些复杂的材料，你用它们做一些更复杂的事情——把它们放在这些镜子之间——奇怪而奇妙的事情就会发生，”Musser说。
克拉克说:“这项研究确实揭示了黑暗的状态。”“我们已经证明，我们可以用极化激子来迫使黑暗状态发光。除了led的直接应用外，这还为更广泛地研究有机半导体提供了一种新方法，使用以前无法获得的技术。”
合著者包括来自谢菲尔德大学的研究人员;加州大学圣地亚哥分校;剑桥大学;还有肯塔基大学。
这项研究得到了英国工程与物理科学研究理事会、谢菲尔德大学、欧盟委员会、欧洲石墨烯旗舰项目和美国能源部的支持。这项工作是在谢菲尔德的波特勋爵激光工厂进行的。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：http://news.cornell.edu/stories/2019/11/microcavities-save-organic-semiconductors-going-dark