Ñëó÷àéíàÿ íîâîñòü èç Àðõèâà Îðãàíè÷åñêèé ïîëóïðîâîäíèê çàïóñêàåò ýëåêòðîíû ñïèðàëè
18.03.2025
Áðèòàíñêèå ó÷åíûå ñäåëàëè âàæíîå îòêðûòèå â îáëàñòè ìàòåðèàëîâåäåíèÿ, ñîçäàâ îðãàíè÷åñêèé ïîëóïðîâîäíèê, êîòîðûé çàñòàâëÿåò ýëåêòðîíû äâèãàòüñÿ ïî ñïèðàëè. Ýòî äîñòèæåíèå ìîæåò çíà÷èòåëüíî óëó÷øèòü ýôôåêòèâíîñòü OLED-äèñïëååâ, èñïîëüçóåìûõ â òåëåâèçîðàõ è ñìàðòôîíàõ, à òàêæå îòêðûòü íîâûå ãîðèçîíòû äëÿ òàêèõ ïåðåäîâûõ òåõíîëîãèé, êàê ñïèíòðîíèêà è êâàíòîâûå âû÷èñëåíèÿ.
Îñíîâíûå ïîëóïðîâîäíèêè, òàêèå êàê êðåìíèé, èìåþò ñèììåòðè÷íóþ ñòðóêòóðó, ÷òî îçíà÷àåò, ÷òî ýëåêòðîíû â íèõ äâèæóòñÿ áåç îïðåäåëåííîãî íàïðàâëåíèÿ.  îòëè÷èå îò ýòîãî, ìîëåêóëû â ïðèðîäå íåðåäêî èìåþò õèðàëüíóþ ñòðóêòóðó. Õèðàëüíîñòü ïîäðàçóìåâàåò, ÷òî ìîëåêóëû ìîãóò áûòü çåðêàëüíûìè îòðàæåíèÿìè äðóã äðóãà, íî, íåñìîòðÿ íà ýòî, îíè íå ìîãóò áûòü íàëîæåíû äðóã íà äðóãà â ïðîñòðàíñòâå, êàê, íàïðèìåð, ëåâàÿ è ïðàâàÿ ðóêè. Ýòî ÿâëåíèå èìååò âàæíîå çíà÷åíèå äëÿ áèîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, íî îíî òàêæå äåëàåò ðàáîòó ñ îðãàíè÷åñêèìè âåùåñòâàìè â ýëåêòðîíèêå áîëåå ñëîæíîé.
Èìåííî ïðèðîäà âäîõíîâèëà ó÷åíûõ íà ñîçäàíèå õèðàëüíîãî ïîëóïðîâîäíèêà. Èñïîëüçóÿ ìîëåêóëÿðíûå òåõíîëîãèè, èññëåäîâàòåëè çàñòàâèëè ìîëåêóëû ïîëóïðîâîäíèêà ôîðìèðîâàòü óïîðÿäî÷åííûå ñïèðàëüíûå êîëîííû, êîòîðûå ìîãóò áûòü ïðàâûìè èëè ëåâûìè. Ýòîò ïðîöåññ ïîçâîëÿåò ýëåêòðîíàì äâèãàòüñÿ ïî ñïèðàëè, ÷òî èìååò âàæíîå çíà÷åíèå äëÿ ðàçëè÷íûõ îáëàñòåé íàóêè è òåõíèêè. Îêàçàâøèñü â òàêîì óñòðîéñòâå, ýëåêòðîíû íà÷èíàþò äâèãàòüñÿ, êàê åñëè áû îíè ðåçàëè âèíò, ÷òî çíà÷èòåëüíî ìåíÿåò èõ ïîâåäåíèå è âçàèìîäåéñòâèå ñ îêðóæàþùèì ìèðîì.
Îäèí èç êëþ÷åâûõ àñïåêòîâ õèðàëüíîãî ïîëóïðîâîäíèêà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî îí èçëó÷àåò öèðêóëÿðíî ïîëÿðèçîâàííûé ñâåò. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ñâåò, èçëó÷àåìûé òàêèì ìàòåðèàëîì, íåñåò èíôîðìàöèþ î "õèðàëüíîñòè" ýëåêòðîíîâ, ÷òî îòêðûâàåò íîâûå âîçìîæíîñòè äëÿ ñîçäàíèÿ áîëåå ýôôåêòèâíûõ ñâåòîäèîäîâ è äðóãèõ óñòðîéñòâ. Ïî ñëîâàì ïðîôåññîðà Ðè÷àðäà Ôðåíäà, îäíîãî èç àâòîðîâ èññëåäîâàíèÿ, ýòîò ìàòåðèàë ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü òàêèå ñòðóêòóðû, êàê õèðàëüíûå ñâåòîäèîäû, êîòîðûå çíà÷èòåëüíî îòëè÷àþòñÿ îò òðàäèöèîííûõ òåõíîëîãèé.  îòëè÷èå îò æåñòêèõ è îãðàíè÷åííûõ íåîðãàíè÷åñêèõ ïîëóïðîâîäíèêîâ, îðãàíè÷åñêèå ìàòåðèàëû, ïîäîáíûå ýòèì, ïðåäîñòàâëÿþò ãîðàçäî áîëüøóþ ãèáêîñòü, ïîäîáíî íàáîðó Lego, â êîòîðîì ìîæíî ñîçäàâàòü ðàçëè÷íûå ôîðìû.
Îñîáîå çíà÷åíèå õèðàëüíûå ïîëóïðîâîäíèêè ìîãóò èìåòü äëÿ ñîçäàíèÿ äèñïëååâ. Ñîâðåìåííûå äèñïëåè ÷àñòî òåðÿþò ìíîãî ýíåðãèè èç-çà ìåòîäîâ ôèëüòðàöèè ñâåòà, íî õèðàëüíûå ïîëóïðîâîäíèêè, áëàãîäàðÿ ñâîåé ïðèðîäå, ìîãóò çíà÷èòåëüíî ñíèçèòü ýòè ïîòåðè. Ýòî ñäåëàåò ýêðàíû áîëåå ÿðêèìè è ýíåðãîýôôåêòèâíûìè, ÷òî îñîáåííî âàæíî â óñëîâèÿõ ðàñòóùèõ òðåáîâàíèé ê ýíåðãîýôôåêòèâíîñòè â ìîáèëüíûõ óñòðîéñòâàõ è òåëåâèçîðàõ.
Äëÿ ñîçäàíèÿ òàêîãî ïîëóïðîâîäíèêà ó÷åíûå èñïîëüçîâàëè ìîëåêóëó òðèàçàòðóêñåíà (TAT), êîòîðàÿ îáëàäàåò ñïîñîáíîñòüþ ñàìîîðãàíèçîâûâàòüñÿ â ñïèðàëüíûå ñòðóêòóðû. Ïðè âîçáóæäåíèè ñèíèì èëè óëüòðàôèîëåòîâûì ñâåòîì, TAT èçëó÷àåò ÿðêèé çåëåíûé ñâåò ñ âûñîêîé öèðêóëÿðíîé ïîëÿðèçàöèåé. Ýòî ÿâëåíèå, êàê îòìå÷àåò ñîàâòîð èññëåäîâàíèÿ Ìàðêî Ïðåéñ, äî ñèõ ïîð áûëî òðóäíî äîñòè÷ü â äðóãèõ ïîëóïðîâîäíèêàõ, è ñòðóêòóðà TAT ñóùåñòâåííî óëó÷øàåò êàê äâèæåíèå ýëåêòðîíîâ, òàê è èçëó÷åíèå ñâåòà.
 õîäå ýêñïåðèìåíòîâ ó÷åíûå àäàïòèðîâàëè ìåòîäû ñîçäàíèÿ OLED-äèñïëååâ è èíòåãðèðîâàëè TAT â öèðêóëÿðíî ïîëÿðèçîâàííûå OLED-óñòðîéñòâà (CP-OLED). Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòîâ îêàçàëèñü âïå÷àòëÿþùèìè: óñòðîéñòâà, èñïîëüçóþùèå õèðàëüíûé ïîëóïðîâîäíèê, ïðîäåìîíñòðèðîâàëè ðåêîðäíûå ïîêàçàòåëè ïî ýôôåêòèâíîñòè, ÿðêîñòè è óðîâíþ ïîëÿðèçàöèè. Ýòè äîñòèæåíèÿ ìîæíî íàçâàòü íàñòîÿùèì ïðîðûâîì â îáëàñòè êîíòðîëÿ çà äâèæåíèåì ýëåêòðîíîâ â ñâåòîäèîäàõ, ÷òî îòêðûâàåò íîâûå ïåðñïåêòèâû äëÿ ðàçëè÷íûõ òåõíîëîãèé.
Õèðàëüíûå ïîëóïðîâîäíèêè ìîãóò ñòàòü îñíîâîé äëÿ äàëüíåéøèõ ïðîðûâîâ â îáëàñòè êâàíòîâûõ âû÷èñëåíèé è ñïèíòðîíèêè, ãäå èñïîëüçóåòñÿ ñïèí ýëåêòðîíîâ äëÿ îáðàáîòêè è õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè. Ýòî îòêðûòèå íå òîëüêî ðàñøèðÿåò ãîðèçîíòû ñîâðåìåííûõ òåõíîëîãèé, íî è ïîäíèìàåò âîïðîñû î âîçìîæíîñòÿõ áóäóùèõ èññëåäîâàíèé â ýòèõ âûñîêîòåõíîëîãè÷íûõ îáëàñòÿõ.
|