偏振發(fā)光技術(shù)的案例
中科院展示基于手性TADF發(fā)光材料，開發(fā)高效率圓偏振光的OLED器件
實際上，基于OLED的CPEL （圓偏振電致發(fā)光，Circularly Polarized Electro-Luminescence）因其可以直接高效地產(chǎn)生圓偏振光而一直受到人們的關(guān)注，這種技術(shù)在3D顯示、光學數(shù)據(jù)存儲和光學自旋電子學等應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的潛力。
圖1展示了中國科學院化學研究所的研究人員用來展示高效圓偏振OLED用手性熱激活延遲熒光(TADF)活性聚合物的供體-受體共聚策略。研究人員報告說，他們在這項研究中首次檢測到由手性TADF活性聚合物所制成圓偏振OLED發(fā)出的圓偏振光。該圖摘自德國應(yīng)用化學期刊雜志
自2018年陳傳峰團隊首次報道基于TADF材料CP-OLED以來，TADF材料已被用于CP-OLED以實現(xiàn)高效CPEL。這種材料一直被業(yè)界認為是OLED領(lǐng)域“第三代”發(fā)光材料，因為這種高效發(fā)光材料可以通過能級上的反向系統(tǒng)間交叉過程（RISC，Reverse Intersystem Crossing Process）同時利用單線態(tài)和三線態(tài)激子，這里的RISC是能量從激發(fā)三重態(tài)轉(zhuǎn)移回單重態(tài)的光物理過程。
研究人員表示，鑒于上述原因，基于TADF發(fā)光材料的OLED理論上可以實現(xiàn)100%的內(nèi)量子效率(IQE)。在光電探測器中，IQE指光子入射到光敏器件表面時，所產(chǎn)生電子數(shù)量和被吸收光子數(shù)量之間的比例。
據(jù)介紹，該研究團隊采用手性供體-受體（D*-A）共聚策略，設(shè)計并合成了兩對手性TADF聚合物，并基于此制造了一種可以發(fā)出圓偏振光的OLED器件。這里的手性供體部分是供體分子的一部分，也是另一分子的一部分，具有剛性的三苯乙烯支架結(jié)構(gòu)。這種支架結(jié)構(gòu)可以形成手性性質(zhì)，同時避免聚合物骨架形成共軛。
另一方面，研究人員使用二苯甲酮二苯砜單元和二苯甲酮單元作為受體部分來制備聚合物對。
展開 ACS Nano: 用納米球透鏡光刻法制備的偏振選擇III族氮化物橢圓納米棒發(fā)光二極管
【前言】
在IIIA族氮化物藍色發(fā)光二極管出現(xiàn)后的二十年中，發(fā)光二極管經(jīng)歷了重大的研究進步。目前LEDs非常高效明亮，使用壽命相對較長，并且已經(jīng)成為幾種照明技術(shù)中最重要的組件，包括普通室內(nèi)照明、汽車前燈和液晶顯示器(LCDs)背光照明。發(fā)光二極管的一個主要缺陷是發(fā)射的光是非偏振的，這不能直接用于需要偏振光的應(yīng)用，例如LCD背光照明。在這些應(yīng)用中，需要外部偏振器來吸收具有不需要的偏振光。大約50 %的光在這個過程中丟失，導(dǎo)致相當?shù)偷哪芰啃省Ｒ虼耍业揭环N制造發(fā)射偏振光的發(fā)光二極管的方法將有助于解決許多現(xiàn)存的問題。此外，與LEDs的尺寸相比，外部偏振器通常相當大，并且使用一個偏振器只能定義一個偏振。因此，具有嵌入偏振選擇性的單個LED將允許設(shè)計具有各種優(yōu)選偏振方向的光源。
目前科研人員已經(jīng)提出了幾種從單個III族氮化物LED獲得偏振光的方法。例如，據(jù)報道，從生長在c面藍寶石上的常規(guī)III族氮化物LED側(cè)面發(fā)射的光是高度偏振的。然而，這需要專門設(shè)計的包裝來確保光只從側(cè)面出來。類似地，生長在非極性或半極性襯底上的III -氮化物多量子阱也可以發(fā)射高偏振光。但是非極性或半極性襯底仍然非常昂貴，并且在這些襯底上生長的薄膜質(zhì)量仍然非常差。此外，研究人員還展示了嵌入線柵偏振器的發(fā)光二極管，并顯示出高偏振選擇性。由III族氮化物半導(dǎo)體制成的不對稱納米結(jié)構(gòu)，如納米線或納米光柵，也被證明能發(fā)射偏振光。這些納米結(jié)構(gòu)是通過自下而上或自上而下的方法制造的。對于自下而上的方法，納米線通常用等離子體輔助分子束外延(PAMBE)系統(tǒng)生長。這些納米線通常直徑很小(30 nm)，通常呈現(xiàn)對稱的橫截面。為了從頂部觀察極化發(fā)射，這些納米線必須水平放置，這表明這些納米線必須從生長的襯底上移除并放置在目標襯底上。
展開 科學家開發(fā)出一種新的偏振異質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光材料！2D材料和0D量子點的“結(jié)合”，為未來新型顯示器帶來可能
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，偏振光的產(chǎn)生、調(diào)制和檢測在眾多不同領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，這其中包括光通信、激光處理、動態(tài)顯示和生物醫(yī)學成像等。市場上，集成一系列光學控制技術(shù)的多功能設(shè)備原型的進步，在滿足偏振光學應(yīng)用的未來需求方面具有巨大潛力，這其中需要特別關(guān)注的是低功耗、多功能集成和成本效益高的光學組件。
圖片來源：Xu HongWei等
圖1. a、納米片（Nanosheet）材料的合成過程示意圖；b、碳量子點合成工藝示意圖；c、 納米片和碳量子點材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖；d、納米片和碳量子點復(fù)合材料的膠體性質(zhì)（使用λ=635nm的激光照射）；e、納米片和碳量子點復(fù)合材料的發(fā)光性能（使用λ=365nm的紫外線燈照射）；f、納米片和碳量子點復(fù)合材料透過正交偏振器觀察到的雙折射現(xiàn)象。
偏振發(fā)光材料具有光發(fā)射和光學調(diào)制的雙重屬性，它具有許多獨特的優(yōu)勢，包括偏振發(fā)光和自適應(yīng)光學調(diào)制等。然而，傳統(tǒng)有機偏振發(fā)光材料的應(yīng)用一直都有很多挑戰(zhàn)，例如對外部場不敏感、發(fā)光效率低或紫外線光學穩(wěn)定性不足等。最近，有研究人員創(chuàng)新地開發(fā)出一種新的偏振發(fā)光材料，據(jù)介紹該材料對外部場的靈敏度有很大的提高，其次它在深紫外波長范圍內(nèi)的穩(wěn)定性和發(fā)光效率也得到了提高，這對多功能光學控制設(shè)備的制造具有重要意義。
由于固有的一維或多維納米尺度，很多低維無機材料與大塊材料相比能夠表現(xiàn)出非常不同的物理性質(zhì)，這其中值得關(guān)注的是，這一類材料具有明顯的量子限制效應(yīng)和顯著的光學各向異性。具體而言，由不同尺寸的材料制成的復(fù)合異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，能夠獲得優(yōu)異的電學、磁學、催化和光化學性能，它們在相關(guān)應(yīng)用中表現(xiàn)出非凡的性能。不過，偏振發(fā)光材料領(lǐng)域一直沒有看到這樣的突破，這主要歸因于與復(fù)合異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)還很不成熟，另外，不同尺寸的材料之間也比較缺乏互補的性質(zhì)特征。
展開 基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的3D打印技術(shù)
近日，來自俄羅斯科學院“晶體與光子學研究中心”的研究人員通過向光敏聚合物中添加上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料，基于改進的雙光子光刻的3D打印技術(shù)，實現(xiàn)了高效、高分辨率的打印，有望在生物標記，藥物輸送及電子元件制造領(lǐng)域得到應(yīng)用。
與大多數(shù)激光3D打印技術(shù)不同，雙光子光刻打印技術(shù)的分辨率受3D打印機激光點的尺寸限制較小，具有很高的精度。
為了保留雙光子聚合工藝高精度的優(yōu)勢并解決打印耗時的問題，俄羅斯科學家想到了向光敏樹脂混合物中添加上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的方法。這種材料在接受近紅外光照射時，又可以發(fā)出紫外光，每一個聚合單體都為周圍的單體提供能量。這樣使用低功率的光源就能加快聚合速度，還能在不同單體之間形成更復(fù)雜的連接方式；同時由于較小的光源吸收率和較少的散射，加大了光在材料中的穿透深度。該過程的成功在于利用相對低強度的近紅外光源讓高分辨率的光固化過程發(fā)生在樹脂槽深處，這使該技術(shù)具有在生物組織內(nèi)進行3D打印的潛力。
研究人員將利用這項3D打印技術(shù)，繼續(xù)探索液態(tài)光敏聚合物在特定的深度更高精度的成型，希望與藥物控釋結(jié)合起來，成為新的治療方式。
來源：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室
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六大應(yīng)用場景讓室內(nèi)定位技術(shù)發(fā)光發(fā)熱
室內(nèi)導(dǎo)航與定位技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于經(jīng)濟社會、國防和人類的日常生活中，隨著對其進一步的深入研究和應(yīng)用拓展，其應(yīng)用將滲透到人類社會與生活的方方面面。
1)在企業(yè)管理中的應(yīng)用
各種類型的廠礦、化工、電力等企業(yè)，其內(nèi)部均包含龐大的設(shè)施以及復(fù)雜的室內(nèi)空間，需要對人員安全、設(shè)施安全、移動物體的運動軌跡、產(chǎn)品制造安全等方面進行嚴格的管理與監(jiān)控。定位技術(shù)在這些企業(yè)的人員安全、管理等方面有著不可或缺的作用
2)對特殊人群的監(jiān)護服務(wù)
室內(nèi)導(dǎo)航定位技術(shù)可對幼兒、病人和犯人等提供有效的定位監(jiān)護。在幼兒園中設(shè)立電子圍欄，實時把數(shù)據(jù)以消費推送的方式發(fā)送給家長，這樣家長可以通過智能手機移動終端APP了解孩子的行程軌跡從而知曉孩子的安全狀態(tài)。在醫(yī)院中，室內(nèi)定位服務(wù)通過配置連入網(wǎng)絡(luò)的WiFi有源標簽可以動態(tài)監(jiān)測醫(yī)院貴重設(shè)備，查詢設(shè)備類型、數(shù)量、狀態(tài);同時讓一些特殊病人攜帶指標監(jiān)視器，如果病人發(fā)生突發(fā)狀況，醫(yī)生能夠第一時間知道其位置，有效開展救援。在監(jiān)獄中需要知道犯人是否在其應(yīng)該在的活動區(qū)域，室內(nèi)定位服務(wù)可為監(jiān)獄管理人員提供犯人的行為軌跡。
3)在應(yīng)急安全救援中的應(yīng)用
當發(fā)生一些無法控制的緊急事件時，消防人員在煙霧彌漫且復(fù)雜的室內(nèi)很難準確開展救援，此時室內(nèi)導(dǎo)航定位的作用就會凸顯出來：由于基于射頻信號的技術(shù)癱瘓，大多數(shù)情況可應(yīng)用慣性導(dǎo)航技術(shù)來確定人員位置;一般消防員身上攜帶有傳感器，以便觀察消防人員的位置、身體狀況，及時對消防員實施路線指令，可以更好地開展救援，保障人員安全。
展開 OLED | 韓國團隊開發(fā)出提高OLED發(fā)光效率的新技術(shù)
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，韓國研究財團8月16日表示，高麗大學劉承允（音譯）教授研究團隊已經(jīng)開發(fā)出了以抗生素為基礎(chǔ)的微結(jié)構(gòu)合成，用于提高有機發(fā)光發(fā)光二極管(OLED)效率的技術(shù)。
基于抗生素的細微結(jié)構(gòu)合成圖示
OLED技術(shù)憑借高對比度、豐富的色彩表現(xiàn)、高功率效率等特性，在智能手機、車載顯示屏、增強現(xiàn)實(AR)用顯示屏等多個領(lǐng)域的潛力得到業(yè)界廣泛認可。
但是，為了盡可能增加效率，必須經(jīng)過雙重、三重元件結(jié)合或使用單獨的細微圖案基板等復(fù)雜的工藝流程。
研究團隊通過合成用于細菌性食物中毒治療及預(yù)防的抗生素氨芐西林和電導(dǎo)性高分子，實現(xiàn)了水溶液為基礎(chǔ)的微結(jié)構(gòu)。并且證實了，將其應(yīng)用于用于顯示元件中，可適用于如有機太陽能電池、鈣鈦礦、量子點光電元件等多種元件上。
元件內(nèi)部形成的氨芐西林微結(jié)構(gòu)，可有效地回收利用電、光能，使元件自身能夠發(fā)光。
研究團隊說明稱，該技術(shù)可以減少智能手機、電視等顯示產(chǎn)品的功耗，增加電池使用時間，還可以延長顯示屏本身壽命。
劉承允教授表示：“本次研究展示了在醫(yī)療領(lǐng)域使用的抗生素的一種新的用途”，并稱“在顯示工藝中噴墨印刷方式成為話題的情況下，基于水溶液的簡單而新的抗生素混合法將可以應(yīng)用于多種工藝中。“
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展開 專訪歐得光電 | 硬核技術(shù)助力OLED發(fā)光材料關(guān)鍵性突破
OLED發(fā)光材料需要系統(tǒng)化解決方案
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)從事OLED相關(guān)材料生產(chǎn)的企業(yè)已經(jīng)有接近40家以上，但其中能夠直接為面板廠供給材料的仍然是非常少數(shù)的幾家。國內(nèi)OLED材料企業(yè)在沒有核心的自主專利和沒有海外專利授權(quán)的情況下，國產(chǎn)OLED終端材料就無法進入國際市場。
OLED產(chǎn)業(yè)鏈中，OLED有機發(fā)光材料的研發(fā)和生產(chǎn)是OLED技術(shù)壁壘最高的領(lǐng)域之一，它的生產(chǎn)流程要經(jīng)歷化工原料、中間體、粗單體、終端材料四個環(huán)節(jié)。
由于技術(shù)壁壘較高，大部分生產(chǎn)廠商集中于OLED中間體和前端材料（粗品），行業(yè)內(nèi)能夠提供終端材料（升華品）的公司較少。“我國企業(yè)主要集中在中間體和粗單體領(lǐng)域，在利潤較高的OLED有機發(fā)光材料成品（終端材料）領(lǐng)域占比較低，關(guān)鍵材料嚴重依賴進口。”任鶯歌董事長表示。
因此國內(nèi)OLED產(chǎn)業(yè)鏈的完善迫切需要終端材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化方案的快速跟進。歐得光電主要在OLED有機發(fā)光材料領(lǐng)域進行深耕，集中在OLED有機終端材料的合成研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化解決方案，也就是在終端材料的合成環(huán)節(jié)，能夠提供高純度、低成本的終端粗品。
任鶯歌董事長介紹，從2016年公司成立后，5年時間內(nèi)為日韓等市場提供了近千種高純度、低成本的新材料研發(fā)樣品，幾十種新材料的產(chǎn)業(yè)化方案，積累了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗。
“我們的技術(shù)特點主要是從挖掘OLED有機材料合成的本質(zhì)，解決雜質(zhì)產(chǎn)生的原因，在合成方法的確定上去規(guī)避異構(gòu)雜質(zhì)的產(chǎn)生，減少大量的純化過程，解決成本的問題。”
展開 韓國研究團隊開發(fā)出量子點發(fā)光效率達100%的技術(shù)
林在勛教授表示：“此次研究有望助力在12大韓國國家戰(zhàn)略技術(shù)之一的顯示領(lǐng)域下實現(xiàn)新一代量子點顯示”，并稱“未來實現(xiàn)新一代全系發(fā)光元件為基礎(chǔ)的量子點顯示，需要大規(guī)模量產(chǎn)量子點，跨元件結(jié)構(gòu)設(shè)計、圖案化工藝的研發(fā)。“
本次研究是在科技通信部和韓國研究財團推動的中堅研究、未來材料發(fā)現(xiàn)事業(yè)和基礎(chǔ)研究室的支持下進行的，最近發(fā)表于學術(shù)期刊“自然通訊（Nature Communications）”上。
韓慶尚國立大學開發(fā)出高性能長壽命藍色磷光發(fā)光材料和元件技術(shù)
由此克服了藍色發(fā)光元件的穩(wěn)定性問題，開發(fā)出可同時提供高效率、長壽命、高色純度特性的材料設(shè)計技術(shù)。
金允熙教授表示：“確保藍色OLED技術(shù)的長壽命特性是完成OLED顯示技術(shù)必需的課題之一，此次研究充分體現(xiàn)了在解決難題時，材料-元件之間的系統(tǒng)性融合研究和協(xié)作所發(fā)揮的重要性。”
Empa和瑞士聯(lián)邦理工學院的研究人員開發(fā)出極大提高量子點發(fā)光亮度的技術(shù)
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，最近，Maksym Kovalenko領(lǐng)導(dǎo)的Empa和蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員，合作開發(fā)了一種能夠極大提高鈣鈦礦量子點發(fā)光亮度的方法，該方法未來可用于顯示器和量子技術(shù)。據(jù)介紹，該合作團隊創(chuàng)造了一種特殊的分子，能夠在量子點周圍形成一個保護層，正是這種保護層讓量子點材料的發(fā)光效率更高，除此以外，他們還利用量子力學效應(yīng)來增加每秒產(chǎn)生的光子數(shù)量。最終，改進后的鈣鈦礦量子點材料可用于光子的生產(chǎn)、顯示器和有機化學中的光活化催化劑。這項研究成果，發(fā)表在了科學期刊《自然》上。
圖1. 研究成果示意
量子點材料發(fā)光亮度增強
Empa和蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員開發(fā)了一種能夠極大提高鈣鈦礦量子點材料發(fā)光亮度的方法，鈣鈦礦量子點是一種能夠發(fā)射特定顏色或單個光子的人造原子。這一研究成果對顯示器和量子技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義。據(jù)介紹，該團隊使用了化學方法和一種量子力學效應(yīng)來提高這些量子點的發(fā)光亮度。
量子點和鈣鈦礦發(fā)光材料
眾所周知，量子點是由一些半導(dǎo)體材料制成的，尺寸只有幾納米。它們具有發(fā)出特定顏色甚至單個光子的能力，這對當前炙手可熱的量子技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。近年來，由鈣鈦礦發(fā)光材料制成的量子點，因其獨特的光學性質(zhì)和成本效益而受到關(guān)注。鈣鈦礦是一種具有與礦物鈣鈦礦（鈦酸鈣）類似結(jié)構(gòu)的材料，這些量子點在制成之前，需要與一些液體混合形成分散體。
改善量子點特性
蘇黎世聯(lián)邦理工學院和Empa的Maksym Kovalenko領(lǐng)導(dǎo)的這個研究小組，與烏克蘭和美國的同行合作，展示了如何進一步改善鈣鈦礦量子點性能的可能。他們使用化學方法進行表面處理和一種量子力學效應(yīng)，這在鈣鈦礦量子點研究中是前所未有的。研究人員最近在科學期刊《自然》上發(fā)表了兩篇相關(guān)論文。
展開 全北大學研究團隊開發(fā)顯示用量子點光致發(fā)光色彩可變技術(shù)
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，近日，根據(jù)韓媒韓國講師新聞報道，韓國全北大學宣布稱，李承熙教授研究團隊(工科研究生院納米融合工程系、高分子納米工程系、JBNU-KIST產(chǎn)學研融合系)的研究教授金民秀利用有機和無機復(fù)合納米散射體成功開發(fā)出可實現(xiàn)顯示量子點光致發(fā)光色轉(zhuǎn)換效率最大化的技術(shù)。
?左起分別為：金民秀研究教授、李多妍(畢業(yè)生)、鄭河英(碩士在讀生)
量子點(Quantum dots) 作為新一代顯示材料，因其能夠?qū)崿F(xiàn)高色域顯示和更加多樣化的顏色表現(xiàn)而備受矚目。當前，商業(yè)化的量子點顯示將這些量子點做成sheet形態(tài)在聚合物基質(zhì)上，插入到液晶顯示的背光(backlight)前，或者最近在Blue OLED之上，以噴墨印刷技術(shù)形成Red、Green像素，將每個像素點實現(xiàn)從藍色光到紅色及綠色光變換的方式，應(yīng)用于高端電視領(lǐng)域。此時，量子點接受特定顏色，用另一種顏色進行色彩轉(zhuǎn)換，稱為光致發(fā)光(Photoluminescence)，當這種光致發(fā)光效率作為顯示屏應(yīng)用時，是非常關(guān)鍵的要素。
為提高這種光致發(fā)光效率，研究者們一直嘗試通過不同的量子點合成方式。而李承熙教授的研究團隊則在高分子基質(zhì)內(nèi)，成功構(gòu)建了有機-無機復(fù)合納米散射體，開發(fā)出了一種新技術(shù)，即使使用相同的量子點，也能顯著提高色彩轉(zhuǎn)換效率。這種納米散射體結(jié)合了聚合物分散液晶（PDLC），一種在智能窗戶應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大潛力的材料，以及具有高UV反射率的二氧化鈦（titanium dioxide）納米粒子的復(fù)合體，這種材料常用于UV阻隔劑。
通過光聚合相分離技術(shù)，形成了PDLC類型的納米散射體，促使該色彩轉(zhuǎn)換層內(nèi)光向及散射特性的優(yōu)化，使藍光在沒有色色轉(zhuǎn)換的情況下不會泄露，從而繼續(xù)與內(nèi)部的量子點相互作用，從而實現(xiàn)色彩轉(zhuǎn)換效率的最大化。
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