科学家为平板显示器和可穿戴技术开发经济实惠可持续的解决方案

由劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)领导的研究小组开发出了“超分子墨水”，这是一种用于OLED(有机发光二极管)显示器或其他电子设备的新技术。超分子墨水由廉价、地球丰富的元素而不是昂贵的稀有金属制成，可以使平板屏幕和电子设备变得更便宜、更环保。

伯克利实验室材料科学部高级科学家、化学与材料科学教授、首席研究员杨培东表示：“通过用地球上丰富的材料替代贵金属，我们的超分子墨水技术可能会改变OLED显示行业的游戏规则。”和加州大学伯克利分校的工程学。

“更令人兴奋的是，该技术还可以扩展到有机可印刷薄膜，用于制造可穿戴设备以及发光艺术和雕塑，”他补充道。

如果您拥有相对较新的智能手机或平板电视，它很可能配备OLED屏幕。OLED在显示器市场中正在迅速扩张，因为它们比其他平板技术更轻、更薄、消耗更少的能源，并且具有更好的图像质量。

这是因为OLED含有可直接发光的微小有机分子，无需液晶显示器(LCD)中的额外背光层。然而，OLED可能包含稀有、昂贵的金属，如铱。

但伯克利实验室团队在《科学》杂志上发表的一项研究中描述了这种新材料，电子显示器制造商可能会采用一种更便宜的制造工艺，而且比传统方法所需的能源也少得多。

这种新材料由含有铪(Hf)和锆(Zr)的粉末组成，可以在低温(从室温到176华氏度(80摄氏度)左右)的溶液中混合，形成半导体“墨水”。

墨水中的微小分子“构件”结构在溶液中自组装——研究人员将这一过程称为超分子组装。“我们的方法可以与乐高积木的建造进行比较，”该论文的共同第一作者、博士生朱成说。加州大学伯克利分校材料科学与工程博士候选人。

朱解释说，这些超分子结构使材料能够在低温下实现稳定、高纯度的合成。他在伯克利实验室材料科学部担任研究附属人员以及伯克利实验室和加州大学伯克利分校杨培东小组的研究生研究员期间开发了这种材料。

加州大学伯克利分校的光谱实验表明，超分子墨水复合材料是高效的蓝光和绿光发射器，这两个标志表明该材料作为节能OLED发射器在电子显示器和3D打印中的潜在应用。

随后的光学实验表明，发蓝光和绿光的超分子墨水化合物表现出科学家所说的近乎一致的量子效率。“这表明它们在发射过程中将几乎所有吸收的光转化为可见光的卓越能力，”朱解释道。

为了展示该材料作为OLED发射器的颜色可调性和发光性，研究人员用复合墨水制造了薄膜显示器原型。令人兴奋的结果是，他们发现该材料适用于可编程电子显示器。