光与物质的杂化态可显著提升OLED亮度

研究人员开发出理论模型，预测通过利用名为极化激元的新型量子态，可大幅提升有机发光二极管（OLED）的亮度。要将极化激元有效整合到OLED中，需发现新型材料，这使得实际应用成为激动人心的挑战。

OLED技术已成为智能手机、笔记本电脑、电视和智能手表等高端显示设备的常见光源。尽管OLED凭借其柔性和环保特性正在重塑照明应用，但其将电流转换为光的过程效率较低，仅有25%的概率能快速高效地发射光子。后者是提升OLED亮度的重要条件，当前OLED的亮度通常低于其他照明技术。

来自芬兰图尔库大学和美国康奈尔大学的研究团队提出了解决这一问题的预测模型，相关成果发表于《先进光学材料》。OLED是由有机碳基化合物制成的电子元件，通电时发光。与依赖LED背光的液晶显示器不同，OLED显示屏的像素可自主发光。

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当有机发光材料被夹在两个半透明反射镜之间时，可与受限光场耦合，形成光与物质杂化的新态——极化激元。通过微调这些状态，可找到使剩余75%暗态转化为明亮极化激元的最佳平衡点。

图尔库大学副教授Konstantinos Daskalakis表示："虽然将极化激元应用于OLED技术并非全新概念，但此前缺乏对性能增益边界的理论研究。我们系统分析了不同场景下极化激元的最佳作用点。"博士后研究员Olli Siltanen补充："研究发现极化激元效应强度与耦合分子数量成反比。我们研究的单分子耦合体系效率显著提升，暗态向亮态转化率最高可提升千万倍。"

当分子数量较多时，极化激元效应可忽略不计。因此，现有OLED仅通过增加反射镜无法提升暗态转化率。Daskalakis指出："下一步挑战是开发支持单分子强耦合的可行架构，或设计专用于极化激元OLED的新型分子。虽然两种途径均具挑战性，但成功后将大幅提升OLED的效率和亮度。"

尽管效率问题制约了OLED的普及，但更关键的瓶颈在于亮度限制，尤其是与传统无机LED相比。该研究为OLED发展指明方向，不仅为提升效率奠定基础，更突破了以往认为不可企及的性能天花板。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1002/adom.202403046