中国海峡两岸科学家联合研制近红外(NIR)发光材料元件

中国海峡两岸科学家联合研制近红外(NIR)发光材料元件

新世代有机发光二极体(OLED)具更高的亮度与效率、价廉物美且可以制作〝可挠曲〞平面光源,使显示器可像纸张一样卷起来存放,或是像布料一般缝制在衣服上面。这些概念未来都将不再是梦想。近年来,有机发光二极体已逐渐在手机显示器、电视与固态照明等取代传统液晶技术以及发光二极体(LED)。

台湾大学化学系周必泰教授跨校团队研发近红外(NIR)发光材料元件,研究成果刊登国际期刊《自然–光电》,这项研究将革命性的改进人类农业、医疗及产业等领域,成果被命名为台湾之光。

周必泰教授和清大化学系季昀教授以及清大材料系林皓武教授合组的研究团队突破了理论的限制,借着精心设计,合成出可以自组装成线性排列的铂金属错化合物。完美的分子排列不仅使得放光波长伸延到近红外光区(740 nm),且学理上激子(exciton)和声子(phonon)互相影响减弱,造成激子放光增强效应。配合了尖端元件制程技术,台清团队一举将近红外有机发光二极体元件效率的世界纪录推进了近十倍,达到具商业化24%的外部量子效率。

这个成果展现出国内学界最佳化的团队整合模式: 周教授实验室专精于基础光物理化学,季教授实验室在无机金属错合物合成上是国内佼佼者,林教授实验室在元件制程上具最佳技术。配合核能所以及同步辐射中心在材料表面鉴定上的襄助,激荡出这项独步全球的研究成果。

对于近红外OLED而言,因人类肉眼无法接收近红外光辐射,故这项技术无法用以制作显示元件与照明器具,但在其他应用方面将会带给国内产业界全新的契机。最值得发展的首推车辆防撞感应器的近红外光源。近红外有机发光的平面出光,多样性以及价廉的制程将有机会取代目前用在车辆感应器上的发光二极体光源。未来将是一个全球性的庞大商机。另外,由于近红外光能有效穿透动物肉体组织,所以具重要的医疗用途。例如:可用来活化动物细胞,加速细胞修复,或是利用光动力学疗法,利用近红外光照射,激发置于皮肤下或是体内的光敏药物,以杀死肿瘤细胞。由于传统型的近红外光源效率不佳,使得相关医疗技术发展严重受限。该项近红外有机发光二极体的突破将使这些限制都不复存在。

近年来我国在这世代交替的显示器产业发展上出现了严重的危机。在缺乏研发的长期制造工业模式下,产业界在有机发光二极体的发展上已经严重落后日韩甚至中国大陆。未来数年在显示器市场上的竞争将可能会失去先机。借着这台湾之光,也就是领先国际的近红外发光材料元件的发展,期待能够创新开发适合我国产业发展的契机。

上述研究系由科技部卓越领航计画及教育部迈顶计画所共同支持完成。

论文链接:DOI: 10.1038/ NPHOTON.2016.230.

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